Diffractie aan een spleet

ghrasp

Als je een lichtstraal (gewoon zonlicht) door een vel papier laat schijnen (papier haaks op lichtrichting) met daarin een spleet van bijv 1 cm breedte krijg je een lichtvlek die al bij enkele meters afstand tussen papier en scherm duidelijk breder is dan de spleet in het papier.

Eigenlijk precies hetzelfde als wanneer een golf van een schip die min of meer recht is op een groot meer bij binnenkomst van een haven sterker kromt (de golfrichting verandert dus lokaal)

Ik neem niet aan dat dit onmiddelijk gebeurt ter hoogte van het papier maar tussen papier en scherm.

Ik stel me voor dat dit komt door het schaduwgebied achter het papier. Maw het licht heeft een neiging af te buigen naar waar schaduw is. De brekingsindex is hier in principe hetzelfde (die voor lucht) maar aan de randen is er een verstrooiend effect naar waar schaduw is mogelijk door andere brekingsindex van de lucht waar die zich in schaduw van papier bevindt ?

Overigens staat in dit geval zowel het papier als het scherm dus loodrecht op het licht en het is gemakkelijk proefondervindelijk na te meten dat de lichtvlek aanzienlijk breder is naarmate het papier of karton verder van het scherm wordt opgesteld. Met twee gordijnen en een wit papier op de grond werkt het ook, de hoek is dan niet haaks maar als je de breedte van de lichtvlek meet maakt het niet uit.

StrangeQuark

Dit is afgesplitst van het topic http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=92021 simpelweg omdat het mijns inziens niet zoveel te maken heeft met waarom licht wel of niet getransporteerd wordt door een transparant medium, maar meer met fraunhoffer diffracties aan een spleet.

ghrasp

In eerste instantie had ik het over een verschijnsel wat je in elke huiskamer op een zonnige dag kunt waarnemen als de gordijnen half open staan of zelfs bij gewoon een raam. De lichtvlek op de grond is dan uiteraard langer dan het raam hoog is (net als schaduwen van huizen bomen etc langer zijn) maar de lichtvlek is ook duidelijk breder. Het hoeft dus niet perse een smalle streep te zijn alleen in dat geval valt het meer op omdat de breedte ervan over een zekere afstand verdubbelt bij een breder raam is die afstand veel groter.

Bedenk overigens dat je op dat moment de lichtstraal (tussen raam en grond) alleen ziet onder die hoek omdat er moleculen in de lucht zitten. In vacuum zie je licht helemaal niet anders dan wanneer het je in de ogen schijnt maar waar ogen zijn is ook geen vacuum.

Diffractie - heb het even nagelezen is dacht ik breking in meerdere golflengtes.

Hier geloof ik niet dat het effect onmiddelijk ontstaat ter hoogte van de spleet (dus dat je die als lens kunt beschouwen) Maar dat het trajekt erna het effect geeft. Aan de rand van de lichtbundel is schaduw en het licht neigt ernaar zich te verdelen of af te buigen. Indirekt heeft het papier of het gordijn dus wel invloed, in de schaduw is het ahw aanwezig.

Bij een spleet betekent dat een geleidelijk breder worden van de lichtbundel.

Je kunt je voorstellen dat glas door de materiele dichtheid ook schaduw in zich heeft (doorlaatbaarheid is lager dan lucht). Water net zo, in de diepzee is het donker.

Daarmee is er wel een mogelijke link met het glas.

Want als bij het papier, erachter, aan de rand van de lichtbundel een schaduwkant is (die is er uiteraard en bij de lichtvlek zie je ook een niet volledig scherpe grens tusen licht en donker) zal daar dus ook de lichtsnelheid lager zijn du skrijg je een afbuiging. Heb je die aan twee kanten dan geeft dat een bredere lichtvlek.

Overigens zelfs als je voor de lichtvlek alleen het gedeelte neemt waar het licht - op het oog- vol opvalt zonder de vage randen is die vlek breder dan de opening waar het door valt.

Sorry voor de wat omslachtige uitleg maar als je wat om je heen kijkt op een zonnige dag kun je dit effect gewoon zien. Met een spiegeltje gaat het ook. Wel onderscheidden dan van het gebruikelijke projektieeffect waarbij je een lichtvlek door de spiegel onder een bepaalde hoek te houden ook kunt verlengen.

StrangeQuark

Dat een schaduw langer wordt, heeft simpelweg met een laagstaande lichtbron te maken die niet haaks staat op de vloer. Als je de vloer zou kantelen zou de schaduw even breed zijn als het raam. Verder heeft het wel degelijk direct met de spleet te maken en niet met het traject erachter. Volgens mij levert elk stukje rand van de spleet weer nieuwe bolgolven op die gaan interfereren met elkaar. Zie http://en.wikipedia.org/wiki/Fraunhofer_diffraction dacht ik.

Het feit dat je halfschaduwen kan zien aan de rand van de lichtvlek heeft niets te maken met de snelheid van het licht.

Ik heb het gevoel dat je post vol met onwaarheden zit, maar dat kan ook zijn, omdat je ontzettend veel informatie stopt in je posts, dat maakt het daardoor moeilijk te begrijpen. Als je wil dat mensen je posts goed begrijpen is het wellicht handiger om wat meer tijd te nemen en het wat duidelijker uiteen te zetten. Begrijp me niet verkeerd is niet vervelend bedoeld. Ik wil heel graag begrijpen wat je zegt, alleen nu doe ik dat niet en ik studeer natuurkunde dus ik zou toch wel wat moeten begrijpen.

ghrasp

Als je de vloer zou kantelen zou de schaduw even breed zijn als het raam.

Vandaar mijn laatste zin in vorige reactie :

Wel onderscheidden dan van het gebruikelijke projektieeffect waarbij je een lichtvlek door de spiegel onder een bepaalde hoek te houden ook kunt verlengen.

Houdt je een vierkante spiegel oost west en iets achteroverhellend terwijl de zon in het zuiden staat en projekteer je een lichtvlek horizontaal (dus zelfde hoogte als de spiegel) op een verticale muur die ook oost west staat dan krijg je uiteraard een lichtvlek die verticaal verkort is tov de zijden van de spiegel. Maar dit effect treedt niet op voor de breedte omdat de lichtbundels (zon - spiegel en spiegel - muur) in een vlak liggen.

Zelfde met een gordijn. Dat projektie vehaal voorspelt geen bredere lichtvlek op de vloer dan de opening tussen de gordijnen alleen een langere of kortere afhankelijk van de invalshoek of de vloer in huis moet niet horizontaal liggen.

Als je wil dat mensen je posts goed begrijpen is het wellicht handiger om wat meer tijd te nemen en het wat duidelijker uiteen te zetten.

Misschien ging ik er te vanzelfsprekend vanuit dat zoiets alledaags ook een bekend verschijnsel is vervolgens ga ik het ingewikkeld uit zitten leggen en als dat dan kennelijk niet appelleert aan eigen waarnemingen wordt het wat abstract.

Equations

Als je een lichtstraal (gewoon zonlicht) door een vel papier laat schijnen (papier haaks op lichtrichting) met daarin een spleet van bijv 1 cm breedte krijg je een lichtvlek die al bij enkele meters afstand tussen papier en scherm duidelijk breder is dan de spleet in het papier.

Dat komt omdat zonlicht geen evenwijdige lichtgolven uitzendt. Er zit een divergentie in van ongeveer 0,53°. Hierdoor worden randen van schaduwen vaag, en dat vage gebied wordt ongeveer 0,93 cm per meter breder. Dit verschijnsel heeft niets met diffractie te maken.

ghrasp

Die divergentie geldt dan voor het gehele oppervlak van de lichtvlek neem ik aan dus net zo sterk in het centrum als aan de randen van de lichtvlek. Dat lijdt tot een vagere lichtvlek over het gehele oppervlak als de afstand groter is (wat ook klopt uiteraard) maar dat leidt niet tot een vage rand.

De waarde van 0,9 cm die je geeft klopt wel ongeveer alleen op bijv vijf meter afstand zie je - op het oog - geen vage rand van bijna vijf cm maar van hooguit een halve cm en verder een egale lichtvlek die dus groter is hoewel er tussen waar de rand begint en eindigt natuurlijk geen scherpe grens is aan te wijzen.

Of het nu wel of niet onder diffractie valt weet ik niet. Het wikipedia verhaal vind ik nogal vaag.

Bijv :

Diffractie is een kenmerkend effect van golfvoortplanting: bijvoorbeeld geluidsgolven, lichtgolven en andere elektromagnetische golven (röntgendiffractie), en deeltjesgolven zoals elektronen (elektronendiffractie), neutronen (neutronendiffractie) en atomen. Het is waarneembaar als de afmetingen van de obstakels niet groot zijn ten opzichte van de golflengte.

Als een golf vanuit open zee een haven binnen komt tussen twee pieren zou je dus geen diffractie hebben omdat de obstakels groter zijn dan de golflengte. Er zou in de haven een golf zijn zo breedt als de opening tussen de pieren ? Of is er dan wer een andere term voor ?

StrangeQuark

Wat is je vraag bij de laatste alinea?

ghrasp

De vraag is of het bij golven die een haven binnenkomen (of bijv tussen twee waddeneilanden) waarbij geen sprake is van een obstakel kleiner dan de golflengte nu wel of niet om diffractie gaat ; zie quote wikipedia maar ook uit wat ik elders vond kon ik niet opmaken of de titel van deze topic nu wel toepasselijk is.

Hier zijn de obstakels bijv gordijnen en het effect wordt niet minder als die groter zijn lijkt mij.

In ieder geval kan divergentie niet de vage randen inzichtelijk maken maar uiteraard wel het groter worden van de lichtvlek.

Alleen is er een probleempje, als je een opening hebt van bijv de breedte van luciferdoosje dan is de lichtvlek op een scherm op 3 meter meter afstand bijv twee keer zo groot.

Verklaar je dit efffect uit divergentie dan moet gelden dat - bij een gegeven waarde daarvoor van 0,53 graad - een keukenraam op die afstand ook een twee keer grotere lichtvlek te zien moet geven (corrigeer me maar als ik niet goed redeneer maar volgens mij klopt dat).

Dat is bij lange na niet het geval.

Mijn conclusie is dan dat als je het uit divergentie wilt verklaren de divergentie kennelijk veranderlijk is en beinvloedt wordt door hoe zich het oppervlak van de opening verhoudt tot de maten tussen de randen ( bij een vierkant geeft twee keer grotere zijden een vier keer groter oppervlak).

Equations

De vage schaduwen ontstaan omdat de zon dus geen puntbron is. Zie het plaatje ter verduidelijking hoe de lichtstralen van verschillende plaatsen op de zon door een opening in bijvoorbeeld een papier gaan. Of het nu een klein of een 5 keer zo breed gat is levert een vage schaduwrand van dezelfde breedte op.

De verhouding tussen de afstand van het papier tot een scherm waarop de schaduw zich vormt (1 m) gedeeld door de breedte van de vage schaduwrand (9,3 mm) is gelijk aan de afstand van de zon tot de aarde (149,6 miljard meter) gedeeld door de diameter van de zon (1,392 miljard meter). Dit komt door de gelijkvormige driehoeken zoals ze dat in de wiskunde zeggen, die in het plaatje te vinden zijn.

1/0,0093 = 107,5

149,6/1,392 = 107,5

En nee, een schaduw wordt niet telkens als het scherm zich twee keer zo ver van het papier bevindt, twee keer zo groot, het gaat alleen over de vage rand van de schaduw die dan twee keer zo dik zou worden.

Afbeelding

ghrasp

Ik kan je verhaal in veel opzichten volgen en toestemmen alleen blijven er mi wel een paar vragen.

Bij een laagstaande zon of wat "mistig weer" zie je vagere schaduwranden dan bij een hoogstaande zon.

Een laagstaande zon lijkt ook groter wat mi een aanwijzing is voor een variatie van de divergentie afhankelijk van atmosferische dichtheid en lengte trajektgedeelte door dampkring.

Dat voorspelt ook een geringere divergentie bijvoorbeeld hoog in de bergen.

De tekeningen voorspellen dat soort dingen niet maar voorspellen altijd even scherpe schaduwen en ook het effect van een groter lijkende zon als die laag hangt wordt er niet mee voorspelt.

Als de divergentie van zonlicht veranderlijk is met de stand van de zon (het trajekt dampkring is dan langer)

impliceert dat ook dat hoog in de bergen of op een satelliet een andere divergentie gemeten zou worden.

maw je mag de waargenomen divergentie op aarde dan niet aannemen als geldend voor het hele trajekt zon aarde zoals in de tekeningen.

Equations

Bij een laagstaande zon of wat "mistig weer" zie je vagere schaduwranden dan bij een hoogstaande zon.

Is dat zo? Het kan natuulijk zo lijken omdat de laagstaande zon minder fel is en licht van de rest van de omgeving een grotere rol gaat spelen. Of misschien komt het door grotere Mie scattering als de zon laag staat.

Een laagstaande zon lijkt ook groter....

Maar lijken is nog niet zijn. Volgens mij wordt de zon visueel kleiner als hij lager staat, door breking.

klik hier

ghrasp

Maar lijken is nog niet zijn. Volgens mij wordt de zon visueel kleiner als hij lager staat, door breking.

Die afplatting klopt wel. Maar ik ga ervan uit dat je om je heen niet alleen de zon ziet maar bijv ook de dingen om je heen.

Dan, in die vergelijking lijkt een laagstaande zon groter, voor mij in ieder geval wel en dat idee is ook wel vrij algemeen. Natuurlijk gaat het daarbij om een optisch effect. Die zon is niet groter of kleiner maar visueel wel tov de rest van je omgeving. Je kunt misschien ook zeggen : "de zon lijkt dichterbij te staan".

Experiment : leg een munt in een glas water en een andere zelfde munt er naast. leg die op iets wat even dik is als de bodem van het glas. Kijk je er nu van bovenaf op en leg je twee linealen op het glas op een afstand dat de randen aansluiten bij die van de munt in het glas dan zie je dat de munt buiten het glas iets kleiner is of lijkt.

Of de munt naast het glas zie je als verder weg maar omdat je in dit geval weet dat de afstand hetzelfde is lijkt de munt in het glas groter.

Probeer je de munt buiten het glas - gevoelsmatig - op een zelfde afstand te houden dan de munt naast het glas terwijl je er bovenop kijkt dan zie je dat die munt dichterbij is als je van opzij de hoogtes vergelijkt.

In ieder geval is er een optisch effect ook als de hoek van inval haaks is.

Natuurlijk kun je zeggen dat de hoek van inval bij een groter objekt als een munt tov de randen ervan niet haaks is.

Je ooglens is kleiner dan de munt. Dus is er die breking als bij glas waar licht onder een hoek invalt.

Logisch dus dat de munt groter lijkt.

Maar daar is dan meteen de relatie tussen dit fenomeen en die breking volgens mij omdat de atmosfeer ook zo,n lenseffect geeft.

Ik kijk naar iets onder een haakse hoek, maar dat geldt alleen voor het midden ervan, De ene rand zie ik dus onder een scherpe en de andere onder een stompe hoek.

Het water werkt ahw enigszins als een lens ook zonder de typerende vorm van een lens.

Een lens maakt wel gebruik van dit effect door het verschil in dikte misschien, de vorm ervan versterkt het.

Iemand die van onder water naar iets kijkt ervaart dan ook een andere divergentie van het zonlicht en iemand in een satelliet constateerd weer een andere divergentie ?

ghrasp

Bedacht vandaag een waarom de uitleg van de divergerende straling niet opgaat.

Stel in plaats van gordijnen lamellen dan zijn er een aantal van dit soort lichtvlekken en allemaal breder dan de opening tussen de lamellen. Dat betekent dat de schaduw niet tegelijk ook breder kan zijn en zelfs niet even breed als de lamellen.

De stralen die door twee naast elkaar liggende openingen tussen de lamellen komen divergeren dus niet maar convergeren juist.

Waarom zouden die opeens niet divergeren ?

ghrasp

Dit is afgesplitst van het topic http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=92021 simpelweg omdat het mijns inziens niet zoveel te maken heeft met waarom licht wel of niet getransporteerd wordt door een transparant medium, maar meer met fraunhoffer diffracties aan een spleet.

Hallo!!

Ik vraag me af waarom de lichtsnelheid in een optisch dichtere stof kleiner is dan in vacuum... Na zelf wat zoekwerk, zijn volgende 2 de kandidaat-verklaringen, maar die falen helaas beiden... Weet iemand de juiste verklaring?

Het aangehaalde verschijnsel is misschien geen verklaring voor het verschil in lichtsnelheid maar is wel een verschijnsel waarbij dit ook atmosfeer als medium zichtbaar wordt. Kennelijk verdeelt het licht zich over het medium waar zich dat in de schaduw van de lamellen bevindt, buigt het schijnbaar naar de schaduw. Het lijkt dat het licht buigt (of er zou een knik aanwezig moeten zijn in de lichtstraal direkt ter hoogte van de lamellen en dat geloof ik niet ook gezien de breedte van de lamellen of gordijnen die vele malen breder is dan de golfgrootte (lengte)). Het medium speelt dus een rol omdat het het licht verdeelt. De natuur laat zich hier van de sociale kant zien ahw.

Waar je het ook ziet is bij de corona rond de zon bij een zonsverduistering. Je ziet de zon achter de maan terwijl je normaal gesproken de zon kleiner ziet als de maan ; het licht "buigt" zich rond de maan zoals het zich "buigt" om de rand van de gordijnen in een kamer.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Diffractie aan een spleet

Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet

Re: Diffractie aan een spleet