Diffraction des vagues et exemples

La Diffraction des vagues C'est la déviation de la direction dans laquelle les vagues se propagent lorsqu'ils trouvent un obstacle, qui peut être un objet solide ou un écart. En influençant l'obstacle, la vague déforme et l'entoure. Mais pour que l'effet soit bien apprécié, il est nécessaire que la taille de l'obstacle soit comparable à celle de la longueur d'onde.

Le phénomène de diffraction des vagues est expliqué selon le principe Huygens, découvert par le physicien néerlandais Christian Huygens en 1678. Il indique que lorsque la perturbation atteint un médium, chaque point de lui se comporte comme un émetteur de nouvelles vagues, de vitesse et de fréquence égales comme l'original.

La figure montre la diffraction d'un front d'onde plat dans deux cas: a) L'ouverture est plus grande que la longueur d'onde (à gauche) et le front d'onde le traverse sans déformer à peine et b) la longueur d'onde et la longueur d'onde et l'ouverture sont comparables, l'avant de l'onde est plié, devenant un front sphérique. Source: Wikimedia Commons.

De cette façon, il y a continuellement un nouveau front d'onde, qui peut être visualisé en dessinant l'enveloppe de chaque onde secondaire publiée.

Naturellement, ce front d'onde a des points infinis, mais précisément à la place de l'obstacle, il y a un seul front d'onde qui agit comme un émetteur, ce qui permet la vague possible.

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Exemples de diffraction

La diffraction est un phénomène caractéristique de toutes les vagues, y compris les ondes légères et acoustiques. Si un jet de particules est déclenché à un écran fourni avec des ouvertures, le jet ne se comporte pas de la même manière qu'une vague serait faite comme la lumière, par exemple, car le flux de particules ne se déformerait pas pour se plier à travers l'obstacle ou l'obstacle ouverture déposée, mais continuerait en ligne droite.

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Le premier à découvrir et à documenter le phénomène de la diffraction de la lumière a été le scientifique italien et prêtre Francesco María Grimaldi (1618-1663), et aussi qui lui a donné son nom.

Project Sunlight dans une pièce sombre

Comme Grimaldi l'a fait, il peut être vérifié que faire passer la lumière du soleil à l'intérieur d'une pièce sombre et la projeter sur le mur à travers un carton fourni avec un petit trou ou une fente, la coloration légère est plus grande que la plus grande que prévu.

On peut également voir que les bords ne sont pas clairs et bien qu'il ne soit pas si simple à observer, les rives de l'ombre ont un motif de bande diffuse. Mais si la lumière monochromatique est utilisée, comme celle qui vient d'un laser, il y a un motif de bande plus marqué.

La diffraction de la lumière n'est pas aussi évidente que celle du son ou de celle des vagues de la mer, car pour qu'elle se produise, il est nécessaire que l'obstacle ou l'ouverture ait une longueur comparable à celle de la longueur d'onde. La lumière visible a des longueurs d'onde entre 400 et 700 nanomètres (1 nanomètre = 10^-9 mètres).

Par conséquent, plus la fente à travers laquelle la lumière projetée sur le mur ou l'écran est faite, il est plus évident qu'il n'y a pas de changement brutal entre l'illuminé et la zone sombre.

Le microscope électronique

Microscope électronique dans un laboratoire d'histologie

La diffraction légère est une limitation du microscope optique. Lorsqu'un objet est plus petit que la longueur d'onde de la lumière, il n'y a aucun moyen de le voir, car la diffraction brouille complètement l'image de l'objet.

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C'est pourquoi les scientifiques utilisent des électrons pour éclairer de très petites structures, car la longueur d'onde d'un faisceau d'électrons est inférieure à celle de la lumière. Il arrive que les électrons ont une double nature et sont capables de se comporter comme des vagues.

Diffraction des vagues de la mer

La diffraction des vagues de la mer est clairement observée lors du passage entre les rochers de Blue Lagoon, Pays de Galles, au sud-ouest du Royaume-Uni. Source: Wikimedia Commons.

La diffraction des ondes de mer est clairement observée autour des rochers et des petites îles, en particulier lorsque la distance entre ces rochers est très similaire à la longueur d'onde que les vagues ont.

Diffraction des rayons X

La diffraction ne se produit pas uniquement avec la lumière visible, mais aussi avec le reste du spectre électromagnétique. Lors de l'interposition à une structure cristalline avant un faisceau x-ray, la diffraction qu'ils éprouvent produit un motif qui dépend de cette structure.

Cette diffraction est due à l'interaction entre les rayons x et les électrons externes des atomes de verre.

Communication animale

De nombreux animaux communiquent les uns avec les autres en émettant des sons qui, en raison de leur basse fréquence, sont inaudibles pour les humains. La gamme audible de personnes est très large, oscillant entre 20 et 20.000 Hz, mais des animaux comme l'éléphant africain sont capables d'émettre des sons avec des fréquences inférieures à 20 Hz.

Le phénomène les aide à communiquer à travers les vastes savanes africaines, car plus la fréquence est faible, plus les ondes acoustiques sont diffractes. Lorsque ceux-ci trouvent des rochers, des arbres et des arbustes, une partie se reflète dans l'obstacle et l'autre élargit l'obstacle et remplit immédiatement le médium sur son chemin.

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Cela aide les membres du pack à être facilement situés les uns aux autres.

Mais non seulement les pachiderms utilisent cette propriété sonore, mais aussi le rhinocéros, les girafes et les crocodiles peuvent utiliser des sons basse fréquence. Même le rugissement des tigres contient des basses fréquences qui, selon les experts, contribuent à paralyser le barrage.

Brouillard

Ce sont des conférenciers qui servent à guider les navires dans les zones où le brouillard empêche une bonne visibilité. De même, les navires ont ces locuteurs pour avertir de leur présence et donc éviter les accidents.

Les haut-parleurs de brouillard émettent des sons de basse fréquence, c'est-à-dire des notes graves, car comme expliqué ci-dessus, les sons à basse fréquence sont plus diffractifs que la fréquence élevée et parcourent également de plus grandes distances.

Ce dernier est dû au fait que l'atténuation de l'onde sonore est plus faible, plus la fréquence. Pour cette raison.

Radio Am Vs. FM

Dial d'un lecteur radio AM et FM

Les ondes radio peuvent subir une diffraction en raison d'obstacles tels que des collines, des montagnes et de grands bâtiments. La bande AM a de longues longueurs d'onde (180-550 mètres) par rapport aux obstacles qui sont généralement trouvés.

C'est pourquoi ils diffractent plus facilement que ceux de FM, dont la longueur d'onde peut être à quelques mètres. Ceux-ci ne s'écartent pas si bien lorsqu'ils rencontrent des bâtiments, ce qui rend difficile la réception dans certaines régions.

Les références

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