Klasik Fizikte Kırınımın Mekanizması

Klasik Fizikte Kirinimin Mekanizmasi
Klasik Fizikte Kirinimin Mekanizmasi - personal.math.ubc.c

Huygens-Fresnel ve dalgaların süperpozisyonu ilkeleri klasik fizikte dalgaların nasıl yayıldığını ve bunun sonucunda kırınımın nasıl geliştiğini açıklar. Bir dalganın nasıl yayıldığını görselleştirmek için bir dalga cephesinde iletilen her bir ortam parçacığını ikincil bir küresel dalga için bir nokta kaynağı olarak düşünün. Bu ikincil dalgaların toplamı, sonraki herhangi bir konumdaki dalga yer değiştirmesini belirler. Dalgalar sıfır ile bireysel genliklerinin toplamı arasında herhangi bir genliğe sahip olabilir, çünkü dalgalar bir araya geldiğinde, toplamları hem bireysel genlikleri hem de göreceli fazları tarafından yönetilir. Bu nedenle kırınım desenleri tipik olarak bir dizi maksimum ve minimumdan oluşur.

Her foton, ışığın bir yarıktan (veya yarıklardan) geçişine ilişkin mevcut kuantum mekanik anlayışına göre bir dalga fonksiyonuna sahiptir. Yarık şekli, ekran mesafesi ve fotonun üretildiği andaki başlangıç koşulları da dahil olmak üzere fiziksel ortam dalga fonksiyonunu belirler. Fotonun dalga fonksiyonunun varlığı önemli deneylerle kanıtlanmıştır (G. I. Taylor 1909’da ilk düşük yoğunluklu çift yarık deneyini gerçekleştirmiştir). Olasılık dağılımı kuantum tekniğinde kırınım desenini oluşturmak için kullanılır ve açık ve koyu bantların varlığı ya da yokluğu fotonların bu bölgelerde tespit edilme olasılığının daha fazla ya da daha az olduğunu gösterir.

Huygens-Fresnel ilkesi, ışık yarıklardan ve sınırlardan geçerken, bu engellerin yakınında veya boyunca ikincil, noktasal ışık kaynaklarının oluştuğunu ve ortaya çıkan kırınım deseninin, farklı optik yollara sahip tüm bu ışık kaynaklarının toplu girişimine dayanan yoğunluk profili olacağını belirtir. Kuantum yaklaşımı bu prensiple bazı çarpıcı benzerlikler taşımaktadır.

Bu, kuantum formalizminde olasılık dağılımını hesaplarken, fotonların kaynaklanma olasılığının daha yüksek olduğu yarıkların ve sınırların etrafındaki kısıtlı bölgeleri hesaba katmakla karşılaştırılabilir. Geleneksel formalizme göre, bu dağılım tam olarak yoğunlukla orantılıdır.

Dalga denkleminden türetilen Kirchhoff-Fresnel kırınım denklemi, Kirchhoff denkleminin uzak alan için geçerli olan Fraunhofer kırınım yaklaşımı, yakın alan için geçerli olan Fresnel kırınım yaklaşımı ve Feynman yol integral formülasyonu, kırınıma uğrayan alanın hesaplanmasını sağlayan analitik modellerden bazılarıdır. Konfigürasyonların çoğu analitik olarak çözülemez, ancak sonlu eleman ve sınır eleman yaklaşımları sayısal çözümler üretebilir.

Birçok ikincil dalga kaynağının göreceli fazlarının nasıl dalgalandığını ve özellikle faz farkının yarım döngüye eşit olduğu ve dalgaların birbirini iptal edeceği durumları analiz ederek, çok sayıda kırınım olayı hakkında niteliksel bir bilgi edinmek mümkündür.

Kırınımın en basit açıklamaları, sorunun iki boyutlu bir soruna indirgendiği açıklamalardır. Bu durum, sadece okyanus yüzeyi boyunca hareket eden su dalgaları için zaten geçerlidir. Eğer ışığı kıran madde dalga boyundan çok daha uzun bir mesafe boyunca tek bir yönde uzanıyorsa, bu yönü sıklıkla göz ardı edebiliriz. Küçük dairesel deliklerden parlayan ışık durumunda problemin üç boyutlu yönünü tam olarak dikkate almalıyız.

Kaynak: Wikipedia

Benzer Reklamlar

İlk yorum yapan olun

Yorumunuz