Svět fyziky a fotografie je ovlivněn jevem světla známým jako difrakce . Mnoho profesionálních objektivů pro fotoaparáty je navrženo tak, aby poskytovaly vynikající ostrost. I při velmi vysoké kvalitě se však tomuto světelnému jevu nedokážou vyhnout.
V tomto článku vám řekneme, co je to difrakce světla a jaké jsou jeho vlastnosti a význam.
Co je to difrakce světla
Když světelné vlny procházejí malými otvory a obcházejí překážky nebo ostré hrany, dochází k jevu zvanému difrakce světla. Pokud je mezi bodový zdroj světla a stínidlo umístěn neprůhledný předmět, hranice mezi zastíněnou a osvětlenou oblastí na stínidle nebude jasně definovaná. Můžete pozorovat malé množství světla lámajícího se od některých zastíněných a osvětlených oblastí a rozptylujícího se směrem k tmavším oblastem.
Difrakce světla je jev, ke kterému dochází, když světelné vlny procházejí úzkým otvorem. V takovém případě se světelné vlny rozprostřou a již se nešíří v paprsku. Kdykoli mluvíme o světelném bodě, musíme si uvědomit, co je to světelný paprsek. Tento paprsek je jednoduše proud světla procházející vzduchem. V tomto případě, když prochází otvorem, se světelné vlny rozprostřou podobně jako světlomety automobilů v noci, protože samotný otvor funguje jako nový zdroj světla.
Difrakce světla se používá v kamerách k vynucení světla velmi malým otvorem. Slouží k výběru množství světla, které použijeme k pořízení fotografie.
Hlavní charakteristiky
Difrakce světla brání světlu v soustředění se v přesném bodě. Tento jev způsobuje jeho rozptyl a vzniká takzvaný Airyho disk. Tento disk je jednoduše znázorněním deformace světelného paprsku a vln promítaných na rovinu. V případě fotografie je rovinou snímač fotoaparátu.
Fotografové usilují o dosažení rovnováhy pomocí Airyho disku. Cílem je zachytit snímek s malou hloubkou ostrosti, aby vše vypadalo ostře. Díky jevu difrakce světla lze clonu fotoaparátu zavřít, aby se na fotografii efektivněji zaostřilo. Nastane však bod, kdy uzavření clony vede k obecné ztrátě ostrosti. Proto je pro optimalizaci fotografií zásadní pochopení fungování difrakce světla. Chcete-li tyto jevy dále prozkoumat, můžete si také přečíst článek o duhových oblacích a barvách v nich.
Tento jev se také používá v reklamách ke generování vizualizací, které přitahují pozornost pouhým okem. Termín difrakce pochází z latinského diffractus, což znamená, že se zlomil. Vyskytuje se hlavně kvůli tomu, že smyčka je schopna obejít překážku v jejím šíření a vzdalovat se od chování přímých paprsků. Je třeba poznamenat, že hlavní efekty difrakce světla jsou pravidelně malé.
Fenomén rozptýlení lze pozorovat pouhým okem, když si dva prsty podržíte asi deset centimetrů od oka a vytvoříte mezi nimi velmi malý prostor. Zde můžete vidět řadu tmavých a světlých čar. Tyto čáry jsou primárně způsobeny takzvanou konstruktivní a destruktivní interferencí světla . Tato interference prochází kolem prstů a vytváří tento efekt.
Difrakce světla a Huygensův princip
Důvod, proč se interference děje, není zcela zřejmý. Vědec Christiaan Huygens nabídl vysvětlení tohoto jevu. Vysvětlení je založeno na elektromagnetickém záření a jeho dynamice. Když světlo opouští zdroj, ze kterého je vyzařováno, rozpíná se při svém šíření. Jeho rozpínání probíhá v přímce, jako by pokrývalo povrch neustále se rozpínající koule. Celková plocha rozpínání světla se zvětšuje úměrně druhé mocnině vzdálenosti, kterou záření urazí.
Uvažujeme, že elektromagnetická energie se může šířit z bodového zdroje v rovinných vlnách. V tomto případě platí zákon inverzní kvadratiky nejen pro zdroj energie, ale i pro jakýkoli bod na rovinné vlně. Můžeme tedy říci, že vlny jsou považovány za spojitě vytvářené z každého bodu v rovině a šířící se všemi směry. Pokud zmenšíme plochu, ze které je světlo vyzařováno, zmenší se také plocha, kterou světelný paprsek prochází.
Tento Huygensův princip byl publikován před více než 300 lety a navrhuje se nový mechanismus, který zná šíření světla tak, jak ho známe dnes. V této době se mělo za to, že světlo cestovalo jako vlny v jakési fiktivní hmotě zvané ether a předpokládá se, že vyplnilo celý prostor. Každá částice éteru, která vibruje, byla považována za původ nových vln. Sférické vlny patřící k počáteční difrakci světla pocházejí z bodového zdroje a jsou částečně zakryty nekonečnou obrazovkou S.
Pohyb světelných vln je definován rychlostí uvnitř kužele ohraničeného clonou stínidla. Clona je známá jako povrch, skrze který může světlo procházet. Tento princip se používá k stanovení zákonů odrazu a lomu rovinných vln. Huygensův princip je relevantní pro optickou geometrii a platí pro extrémně malé vlnové délky. Nelze jej však použít k vysvětlení všech jevů souvisejících se světelnými vlnami. Například nevysvětluje odchylku světelných paprsků v přímce, když procházejí okrajem objektu nebo malými otvory.
Doufám, že s touto informací se dozvíte více o difrakci světla.