Difracción y ondas

Question

Siento que mi pregunta esté mal redactada, ya que no soy muy bueno explicando, pero tened paciencia, así que allá voy.

¿El sonido viene en forma de líneas rectas como ||||| y se difracta en forma de curvas cuando pasa por una rendija, por lo que parece )))))?

Si este es el caso (como muestran la mayoría de los diagramas en la red), mi pregunta es ¿qué causa esta curva? En el experimento de Young con la rendija, ¿cómo es que la luz no pasa directamente como ||||| : ----- ? En los diagramas se muestra así |||| : )))).

¿Puede alguien explicarme la difracción de forma un poco más clara y fácil de entender por qué se curva?

Pregunta 2: ¿Por qué las ondas de luz tienen este aspecto? Y cuando pasan por una rendija, ¿cómo se curvan en ))))?

Answer 1

Primero, algunos términos: Las superficies que se dibujan se llaman " frentes de onda ", que son superficies de fase constante. Solemos referirnos a sus |||| ondas como "ondas planas", lo que significa que los frentes de onda son planos agradables. Del mismo modo, llamamos a sus ondas )))) "ondas esféricas" porque los frentes de onda son esferas. Así que esos son los términos que utilizaré. Además, las ideas básicas son exactamente las mismas para el sonido y la luz, así que intentaré responder a ambas partes de tu pregunta al mismo tiempo.

Si la fuente de una onda esférica está muy lejos, la esfera es muy grande cuando llega a ti. Pero sólo estarás tratando con una pequeña parte de esa esfera, por lo que te parecerá bastante plana. Es decir, puedes aproximar la esfera como un plano (en una pequeña región). Por ejemplo, puedes imaginar una estrella como una fuente de ondas de luz esféricas perfectas: la estrella es aproximadamente esférica, por lo que las ondas pueden ser esféricas. (Un modelo muy burdo, pero sigamos con él.) Pero esa estrella está tan lejos que cuando la luz nos llega, cada esfera es enorme. Y como nuestros ojos o cualquier telescopio o lo que sea que utilicemos será diminuto comparado con esa enorme distancia, la esfera es básicamente plana para nosotros; las ondas son básicamente ondas planas.

Sólo se pueden tener ondas planas perfectas si la fuente de las ondas es infinita y actúa en perfecta armonía, o si simplemente está infinitamente lejos. Como nunca tenemos fuentes infinitas, nunca tenemos ondas planas. Pero algunas veces tenemos una fuente realmente grande, por lo que podemos aproximar las ondas como ondas planas.

Así que en el mundo real, nunca se tienen ondas planas o esféricas perfectas, pero con frecuencia son buenas aproximaciones. Y esas aproximaciones son fáciles de tratar (para los cálculos), así que las utilizamos mucho. Pero en la realidad, todas las ondas que obtenemos son imperfectas, y una especie de frente de onda ondulado.

Puede ser útil para usted leer sobre El principio de Huygens .

Answer 2

Cuando dices que el sonido parece |||| o )))) que usted está hablando de frentes de onda . De forma muy sencilla, los frentes de onda son el conjunto de todos los puntos de una onda que están en la misma fase. Para el sonido se puede considerar misma fase como el correspondiente compresiones Los frentes de onda pueden tener muchas formas. Esférico, cilíndrico o plano son algunos ejemplos. La forma de los frentes de onda depende de la fuente de sonido.

Al pasar un frente de onda planar de sonido (es decir |||| ) a través de una rendija, producirá frentes de onda cilíndricos (es decir )))) ). Esto se puede decir utilizando La teoría de la propagación de las ondas de Huygen . La teoría de Huygen dice que cada punto de un frente de onda es una nueva fuente puntual de ondas .

Este diagrama muestra cómo se propaga un frente de onda planar. Ahora bien, si se coloca una rendija delante de este frente de onda, sólo los puntos de la rendija pueden ahora propagar la onda hacia delante (las demás ondas rebotan en el tablero). Así que en efecto lo que se obtiene es un frente de onda cilíndrico(es decir )))) ) Algo así:

Lo mismo ocurre con la luz. La única diferencia es que los frentes de onda que se obtienen con la luz siguen siendo planos o cilíndricos o esféricos ( |||| o )))) ) y no como \~~ . Esta última es una representación de la luz onda y no el frente de onda