SADRŽAJ

UVOD................................................................................................2TALASNA OPTIKA.........................................................................4DIFRAKCIJA SVJETLOSTI............................................................5DIFRAKCIJA TALASA NA VODI.................................................8DIFRAKCIJA NA PUKOTINI........................................................11DIFRAKCIJA RAVNOG SVJETLOSNOG TALASA...................14DIFRAKCIJA NA REŠETKI..........................................................15DIFRAKCIJA RENDGENSKIH ZRAKA......................................21MIKROSKOP..................................................................................22HOLOGRAFIJA..............................................................................23ZAKLJUČAK..................................................................................26LITERATURA................................................................................27

1

UVOD

Optika je dio fizike koji proucava svjetlosne pojave i prirodu svjetlosti. Vidljiva svjetlost je elektromagnetno zracenje koje opaža organ vida-oko, a obuhvata frekvencije zracenja između 3,9·1014Hz i 7,9·1014Hz. Optika izucava pojave vezane ne samo za vidljivi dio spektra zracenja, nego i one vezane za infracrveno (ispod 3,9·11014Hz) ultraljubicasto (ultravioletno) zracenje (iznad 7,9·1014Hz).Optika se prema nacinu tretiranja optickih pojava može podijeliti na dvije osnovne oblasti: geometrijsku i fizikalnu optiku. Geometrijska optika proucava opticke pojave na temelju osnovnih zakona koji su empirijski. Ne razmatra pitanja o prirodi svjetlosti, za razliku od fizikalne optike koja proucava prirodu svjetlosti i kroz to objašnjava probleme nerješive u geometrijskoj optici.U okviru ovih oblasti razvijene su: optika kristala, fiziološka optika, integralna optika, elektronska optika, kvantna optika i druge.

Svjetlost je val elektromagnetne prirode koji se u vakuumu prostire brzinom približno jednakom od c=3× 108m/s.Prema Maxwell-ovoj teoriji elektromagnetizma, svjetlost je transverzalni val, tj. vektori elektricnog i magnetnog polja osiluju u ravnima koje su okomite na pravac prostiranja.

Postoje tri osnovne osobine elektromagnetnih valova:

1. interferencija2. difrakcija3. polarizacija

Interferencija i difrakcija su svojstvene svim vrstama valova, kako mehanickim tako i elektromagnetnim. U ovom radu će biti obrađena difrakcija svjetlosti. Prije difrakcije bit će objašnjene osnovne osobine svjetlosti i principi talasne optike radi boljeg razumijevanja same difrakcije.

2

SVJETLOST

Pitanja kao što su: šta je svjetlost, kako nastaje, kako se prostire kroz prostor, kako međudjeluje sa materijom i kako to vidimo, postavljana su još mnogo prije moderne nauke. Od 17. vijeka su se smjenjivale korpuskularna i talasna teorija o prirodi svetlosti u nastojanju da se objasne opticke pojave. Danas je u nauci prisutna dualisticka teorija o prirodi svjetlosti koja objedinjuje talasnu i korpuskularnu teoriju. Ona je proizišla iz potrebe da se objasne sve do danas poznate opticke pojave, a moguće ih je objasniti samo uvažavajući i talasna i cesticna svojstva.Pojave prostiranja svjetlosti, kao što su interferencija, difrakcija i polarizacija, mogu se objasniti samo talasnom teorijom, dok uzajamno djelovanje svjetlosti sa materijom u procesima emisije i apsorpcije samo kvantnom teorijom. Dualisticka teorija, dakle, ne iskljucuje Maxwellovu teoriju po kojoj je svjetlost dio spektra elektromagnetnog zracenja.Kako to svjetlost objašnjava kvantna teorija? Iz izvora svjetlosti emituju se kvanti svjetlosti ili fotoni koji nastaju u atomu pri prelazu elektrona iz viših u niža energetska stanja. Energija tih fotona zavisi od frekvencije. Fotoni se kreću kroz prostor odvojeno i direktno prenose energiju. Pojave kao što su: fotoelektricni efekat, Comptonov efekat, fluorescencija, fosforescencija i neke druge, mogu se objasniti samo kvantnom teorijom. One su posljedica prenošenja energije i impulsa fotona svjetlosti na atome tvari s kojom međudjeluju. Ove pojave su objašnjene u atomskoj fizici. Da bi se u potpunosti shvatile opticke pojave, na objektivno shvatanje svjetlosti kao elektromagnetnog talasa ili toka fotona, treba dodati i subjektivan osjećaj u svjetlosti posmatraca kada fotoni svjetlosti padnu na mrežnjacu oka.

Slika 2. Svjetlost

3

TALASNA OPTIKA

Dok je osnovni pojam geometrijske optike zraka svjetlosti, fizikalna se optika zasniva na pojmu talasa svjetlosti. Sve do sada promatrane pojave mogu se izvesti iz tri osnovna zakona koja za geometrijsku optiku imaju karakter aksioma, a to su: 1. zakon pravolinijskog širenja svjetlosti, 2. zakon refleksije i 3. zakon loma. Ta tri zakona, a prema tome i sve pojave koje se pomoću njih mogu izvesti, mogu se protumaciti s dvije potpuno razlicite teorije.Prvu teoriju, tzv. korpuskularnu, postavio je Newton i glasi: Svjetlost se sastoji od sitnih korpuskula (cestica), tzv. fotona koje izlaze velikom brzinom iz izvora svjetlosti. Drugu teoriju, koja se zove talasna teorija, postavio je Huygens i glasi: Svjetlost je titranje koje se iz izvora svjetlosti širi u obliku talasa, a raznim bojama pripadaju titraji razlicite frekvencije.Kada se govori o prirodi svjetlosti kaže se da je svjetlost dualne prirode: nekada se ponaša kao elektromagnetni talas, a nekad kao snop cestica-fotona. U ovom seminarskom radu biće price o talasnoj optici, tj. o pojavama u cijoj osnovi leži talasna priroda svjetlosti.Talasne osobine svjetlosti su najocitije u pojavama interferencije, difrakcije i polarizacije. Interferencija i difrakcija su pojave karakteristicne za sve tipove talasa, npr. talase na vodi, zvucne talase itd. Interferenciju i difrakciju svjetlosnih talasa moguće je ostvariti samo u posebnim uslovima. Pojava polarizacije svjetlosti je povezana satransverzalnošću svetlosnih talasa. Vektor elektricnog polja E , cije oscilacije određuju fiziološka, fotehemijska, fotoelektricna i druga djelovanja sjetlosti, oscilira u ravni okomitoj na pravac prostiranja svjetlosnog talasa. Ako je to osciliranje uređeno na određeni nacin dolazi do pojave polarizacije svjetlosti. Talas je periodicki poremećaj u sredstvu(prostoru). Da nastane talas treba postojati neki izvor.

Razlikujemo dvije vrste talasa s obzirom na nacin širenja kroz sredstvo:- progresivni talas ili putujući talas- stacionarni talas

Tipicni primjer progresivnog talasa je talas na površini vode. Površina vode se diže i spušta dok se brijeg giba uzduž površine, dolazi do titranja molekula vode okomito na smjer širenja talasa tj. na smjer gibanja brijega. Takav talas naziva se transverzalni talas jer je pomak cestica okomit na smjer gibanja talasa.

Ono što još treba napomenuti je da je brzina talasa jednaka je proizvodu talasne dužine i frekvencije.

4

DIFRAKCIJA SVJETLOSTI

DIFRAKCIJA (OGIB) predstavlja pojavu prividnog skretanja talasa (valova) sa prvobitnog pravca prostiranja (oblikovanje novih pravaca prostiranja) pri njegovom nailasku na rubove otvora ili na prepreku.

Efekat difrakcije je prvi put detaljno objasnio Francesca Marije Grimaldija koji je pojavi dao ime polazeći od latinske rjeci diffringere, što znaci “razbiti u komade”. Difrakcija se javlja na uskim pukotinama, malim otvorima i tankim preprekama (tanka žica, vlakno, kosa ili dlaka), ali se može javiti i na većim tijelima koja imaju oštre rubove kao što su tanki limovi (dijafragma u objektivu), nož, britva, žilet...                      

Slika 3. Difrakcija

Slika 4. Difrakcija na primjeru žileta

                     

5

Posmatrajmo sa stanovišta geometrijske optike svjetlost se kroz homogenu i izotropnu sredinu prostire pravolinijski. Uskladu sa tim, kada naiđe na neku prepreku, npr. Pukotinu ili zaklon, svjetlost ne može da je zaobiđe. S druge strane, poznato je da zvucni talasi i talasi na vodi mogu da zaobilaze prepreke (možemo cuti sagovornika koji se nalazi iza ugla, ali ga ne možemo vidjeti). Pojava zaobilaženja prepreka naziva se DIFRAKCIJA (lat: diffractus-prelomljen). Što je talasna dužina talasa veća to je njihova sposobnost zaobilaženja veća.

Uzmimo tackasti izvor svjetlosti i stavimo ispred njega neprozirni zastor na kojem se nalazi mala pukotina, probušena iglom, a dalje iza njega drugi bijeli zastor. Svjetlost koja prolazi kroz otvor dat će na drugom zastoru svijetli krug, opkoljen izmjenicno svijetlim i tamnim prstenovima. Ta pojava pokazuje, kao što smo već vidjeli u nauci o talasima da se svjetlost kod prolaza kroz vrlo uske pukotine ne širi pravolinijski nego da se savija odnosno ogiba oko ruba.

Na rubovima neprozirnih tijela ne nastaje kod širenja svjetlosti potpuna sjena, nego se svjetlost širi i iza ugla. Dakle, savijanje svjetlosti oko neprozirnih tijela i njeno odstupanje od pravolinijskog širenja zove se ogib ili difrakcija.

Zbog difrakcije Sunceve svjetlosti na molekulama tvari koje se nalaze u atmosferi nebo svijetli modro i to zato što je veća difrakcija modre nego crvene svjetlosti. Difrakciju svjetlosti možemo protumaciti pomoću Huygensovog principa o elementarnim talasima. Buduci da je svjetlost talasno gibanje, to Huygensov princip vrijedi i u optici. Huygensov princip kaže da svaka cestica sredstva do koje dođe talasno gibanje postaje izvor novih istovrsnih talasa.

Difrakcija ili ogib svjetlosti je tipicna talasna pojava karakteristicna ne samo za talase svjetlosti, već se takođe opaža na zvucnim talasima kao i na talasima na vodi. Sigurno ste nekada primijetili difrakciju talasa gledajući morske talase kako nailaze npr. na lucke nasipe ili stubove u vodi.

Slika 5. Difrakciona slikaSlika na ekranu koja se sastoji od pravilno raspoređenih tamnih i svijetlih pruga, ili koncentricnih krugova, a nastaje usljed difrakcije naziva se difrakciona slika. Ako se koristi polihromatska (bijela) svjetlost slika se sastoji od krugova ili linija razlicite boje između kojih se javljaju tamne oblasti. Prema tome , kod difrakcije polihromatske svjetlosti dolazi do njenog razlaganja po pojedinim talsanim dužinama.

6

Difrakcija svjetlosti je pojava “savijanja”, skretanja svjetlosti sa pravolinijskog puta na malim otvorima (pukotinama) reda talasne dužine ili oštrim ivicama, bez promjene materijalne sredine kroz koju prolazi. Neprovidni zastor sa malim otvorom na slici predstavlja prepreku prostiranja ravnog talasa, ciji se tackasti izvor nalazi sa lijeve strane zastora na velikom odstojanju od središta izvora. Tacke u ravni otvora predstavljaju izvore novih elementarnih talasa koji se neometano prostiru ne samo u pravcu normale na front talasa, već i u oblasti geometrijske sjenke, pošto iza zastora nema elementarnih talasa koji bi sprecavali njihovo prostiranje i u tom pravcu. Svjetlost se znaci iza otvora prostire u svim pravcima izuzev unazad.

Slika 6. Difrakcija svjetlosti, shema

7

DIFRAKCIJA TALASA NA VODI

Pomoću grafoskopa na kojem se nalazi posuda sa vodom na cijem se kraju nalazi vibrator s plocastim nastavkom ( pomoću kojeg se proizvode talasi na vodi ) posmatraćemo nastanak difrakcije talasa na vodi.

Slika 7. Aparat za proucavanje difrakcije na vodi

Slika 8. Difrakcija valova na vodi (velika pukotina)

Slika 9. Difrakcija valova na vodi (mala pukotina)

Difrakcija se lakše uoci ako je pukotina uža.

8

Slika 10. Difrakcija valova na vodi, širina pukotine manja od valne dužine

Slika11. Difrakcija valova na vodi, širina pukotine veća od valne dužine

Slika 12. Difrakcija valova na vodi, širina pukotine veća od valne dužine

9

Slika 13. Difrakcija valova vode u posudi

Slika 14. Shema difrakcije valova vode

Slika 15. Youngov pokus

10

DIFRAKCIJA NA PUKOTINI

Širina pukotine je usporediva s valnom duljinom svjetlosti.

FRESNELOVA DIFRAKCIJA: izvor, mjesto promatranja (zaslon) ili obojekonacno udaljeni od pukotine

FRANUHOFEROVA DIFRAKCIJA: izvor, mjesto promatranja (zaslon) ili obojebeskonacno udaljeni od pukotine(uporaba leca za postizanje interferencije)

Slika 16.

Posmatramo dva zraka talasnog fronta koja prolaze kroz pukotinu, jedan ispod gornje ivice pukotine, a drugi ispod njene centralne linije. Fazna razlika između susjednih talasa koji stižu tacku P žižne ravni sabirnog sociva potice od dopunske dužine gornjeg zraka:   δ=(D/2)*sinα. Kada fazna razlika postane jednaka polovini talasne dužine, susjedni talasi dostižu zaklon u suprotnim fazama i dolazi do potpune destruktivne interferencije.           (D/2)*sinα=(λ/2)→ sinα=(λ/D) Zaklon postaje ponovo taman kada je zadovoljeno:sinα=(λ/D), sinα=(2λ/D), sinα=(3λ/D). 

Slika 17. Geometrijska i difrakciona sjenka pukotine

11

Slika 18. Raspodjela intenziteta svjetlosti usljed difrakcije iza kružnog otvora

Slika 19. Difrakcija na pukotini

Slika 20. Difrakcija na rupi

Slika 21. Difrakcija na niti

12

Slika 22. Raspodjela intenziteta difrakcione svjetlosti na jednodimenzionalnoj pukotini

Slika 23. Difrakcija na jednodimenzionalnoj pukotini

Slika 24. Uzorak na kružnom otvoru

13

DIFRAKCIJA RAVNOG SVJETLOSNOG TALASA

Ovu pojavu izucavao je njemacki fizicar Fraunhofer i zbog toga se cesto naziva i fraunhoferovska difrakcija. Uslovi njegovog ostvarivanja su da na otvor pada ravni talas i da se efekti posmatraju na beskonacnoj udaljenosti od otvora. Da bi se dobio ravni svjetlosni talas, treba izvor postaviti u žicu sabirnog sociva. Drugi uslov je zadovolje ako se difraktivna svjetlost propusti kroz sabirno socivo i efekti posmatraju na ekranu smještenoj u njegovoj žižnoj ravni (slika 3.1.1, na crtežu nije prikazano prvo socivo).Neka na otvor širine a=MN ravni svjetlosti talas u pravcu normalnom na otvor. Svaki dio otvora je izvor sekundarnih talasa koji se prostiru u svim pravcima. Pravac prostiranja talasa prikazan je svjetlosnim zrakama. Putna razlika Δr krajnjih zraka, u pravcima MC i ND, koji zaklapaju ugao φ sa pocetnim pravcem, je:Δr=NF=asinφ, gdje je F tacka u kojoj normala spuštena iz tacke M sijece pravac ND.

Slika 25. Difrakcija ravnog svjetlosnog talasa

Ako je broj zona paran: asinφ=±2mχ/2 (m=1, 2, 3,...) u tacki P se opaža difrakcioni minimum ili tamno mjesto. Ako je broj zona neparan: asinφ=±(2m+1)χ/2 (m=1, 2, 3,...) u tacki P se opaža difrakcioni maksimum ili svijetlo mjesto.Kako je φ=0 (za svjetlost koja se prostire u prvibitnom pravcu), cijeli otvor predstavlja jednu zonu. Svjetlost koja se prostire u tom pravcu odnosi najveći dio prvobitni svjetlosne energije i formirana je na ekranu centralni difrakcioni maksimum.Položaj difrakcionih maksimuma zavisi i od talasne dužine upotrebljene svjetlosti.U slucaju kad na svjetlo dolazi složena svjetlost, dobija se difrakcioni spektar. Najbliži centralnom maksimumu je difrakcioni maksimum svjetlisti najmanje talasne dužine, a najdalji maksimumi svjetlosti najveće talasne dužine.

14

DIFRAKCIJA NA REŠETKI

Slika 26. Opticka rešetka, model

Difrakcione rešetke se koriste za dobijanje upotrebljivih difrakcionih spektara. Difrakciona rešetka je pravilan niz otvora na neprozirnom materijalu. Dobijaju se preciznim urezivanjem paralelnih linija. Ako su one urezane na staklu onda predstavljaju ne prozirni dio, jer na njima dolazi do rasipanja svjetlosti. Otvori su dijelovi stakla bez linija.Izraz d=a+b se naziva konstanta difrakcione rešetke, gdje je a širina otvora, a b ne prozirni dio. Kako rešetka služi kao spektralni analizator, pomoću je je moguće precizno odrediti talasnu dužinu pojedinih komponenti složene svjetlosti.

Slika 27. Opticka rešetka

15

Slika 28. Difrakcija na rešetki, principi

Slika 29.

Postoje transmisione i refleksione difrakcione rešetke.Transmisione se prave od providnog materijala i u njih se posebnim postupcima urezuju žlijebovi na jednakim rastojanjima. Mjesto gdje je urezan žlijeb je neprovidno, tj. ne propušta svjetlost pa je prostor između dva žlijeba prakticno tanak otvor.Refleksione rešetke se prave urezivanjem tankih linija na refleksionim ogledalima.Rastojanje između dvije susjedne urezane linije naziva se korak rešetke i obilježava se sa d. Korak rešetke se dobija kada se dužina rešetke podjeli sa brojem urezanih linija N. Konstanta rešetke je jednaka broju urezanih linija po jedinici dužine i obilježava se sa C (najcešce je data kao broj linija po 1mm dužine rešetke). Sad je konstanta rešetke jednaka reciprocnoj vrijednosti koraka rešetke.

16

Slika 30. Difrakcija tankog svjetlosnog snopa

Slika 31. Difrakcija tankog svjetlosnog snopa

Na slici je predstavljena difrakcija tankog svjetlosnog snopa paralelnih zraka na difrakcionoj rešetki. Kada svjetlosni snop dođe na difrakcionu rešetku, na ekranu iza rešetke uocava se difrakciona slika koja ima više maksimuma simetricno postavljenih od centralnog. Da bismo interferenciju posmatrali na konacnom rastojanju, iza rešetke se postavlja socivo, koje snopove paralelnih zraka skuplja na zaklonu koji leži u žižnoj ravni.Intenzitet centralnog maksimuma je najveći, a ostali maksimumi imaju manji intenzitet. Sa slike vidimo da dolazi do skretanja svjetlosti I da se svaki maksimum vidi pod nekim uglom θ. Uvodi se broj z tj. redni broj maksimuma, tako da centralni maksimum ima redni broj z=0, a ostali redom z=1,2,3,…,N. Svakom maksimumu reda z pridružujemo ugao θz, pod kojim se taj maksimum vidi u odnosu na pravac upadnih zraka.

17

Slika 32. Rešetka uvećanih otvora

Na slici su predstavljeni uvećano otvori na rešetki i ravanski talas monohromatske svjetlosti koji dolazi na rešetku pod uglom θo. Na zaklonu koji je veoma udaljen od rešetke posmatra se difrakciona slika. Posmatramo paralelne zrake koji dolaze na donju ivicu svakog otvora. Ovi zraci po prolazu kroz difrakcionu rešetku skreću za ugao θ. Na slici uocimo dva susjedna paralelna zraka 1i 2. Ovi zraci su do linije AB prešli isti put, a i od linije AC prelaze isti put. Putna razlika ovih zraka, prema slici, je jednaka : ∆s = BD + DC = d * sinθo + d * sinθ  (<BAD = θo, <DAC = θ)Ovi zraci interferiraju i njihov rezultujući talas će biti maksimalnog intenziteta ako je putna razilika ovih talasa jednaka cjelobrojnom proizvodu talasne dužine svjetlosti, tj. ako je ∆s = z * λ.Sada iz gornjeg izraza dobijemo z * λ = BD + DC = d * sinθo + d * sinθ i na osnovu ove jednacine moguće je odrediti ugao skretanja zraka reda z.Ako zraci padaju normalno na difrakcionu rešetku tj. ako je θo = 0, dobije se na osnovu posljednje jednacine izraz za određivanje ugla skretanja θ zraka reda z kao : sinθz = (z * λ)/d   => C * sinθz = z * λ, C = 1/dZraci sa većom talasnom dužinom jace difraguju, što omogućava dobijanje sprkte kao kod prizmi. Razlika je samo u tome što se kod rešetke jace difragiraju zraci sa većom talasnom dužinom, a kroz prizmu se jace prelamaju zraci sa kraćim talasnim dužinama. Tako rešetke daju normalne, a prizme inverzne spektre. Broj z daje red spektra, z=1,2,3,...,N.Opticka rešetka ima primjenu kod spektralnih aparata, gdje uspješno zamjenjuje prizmu. Razlog tome je cinjenica da opticke rešetke daju šire spektre nego prizme, pa su takvi spektri pogodniji za njihovo proucavanje.

18

UPOTREBA OPTIČKE REŠETKE

SPEKTROMETRI – uređaji za mjerenje karakteristika izvora svjetlostiMONOKROMATORI - uređaji za odabir valne duljine svjetlostiHOLOGRAMI - opticki uređaji koji proizvode 3D slike predmetaOPTIČKA VLAKNA – rasapom podataka za prijenos u razlicite valne duljine može se istim optickim vlaknom slati više “struja” podatakaOPTIČKI MEDIJI ZA POHRANU PODATAKA - DVD, CD ...LASERI – kao dio DVD playera, “pržilica”.. POLARIZATORI – opažanje optickih pojava u posebnim uvjetima

Slika 33. Trepavice kao opticka rešetka

Slika 34. Zarezi na CD-u širine 0,5 mm djeluju kao opticka rešetkaPreljevanje boja nakon osvjetljavanja bijelom svjetlošću je superpozicija ogibnih uzoraka na zarezima

19

Slika 35. 2D opticka rešetka, zamagljeno staklo

Slika 36. 3D opticka rešetka, vijenac oko mjeseca, obojeni krugovi- nastaju ogibomna kapljicama vode u atmosferi koje cine prostornu opticku rešetku

 

20

DIFRAKCIJA RENDGENSKIH ZRAKA

Povećanje frekvencije u spektru elektromagnetskog zracenja ekvivalentno je smanjenju talasne dužine. Rendgenski zraci imaju veoma malu talasnu dužinu i potrebna je vrhunska tehnologija da bi se napravile difrakcione rešetke na kojima bi se provjerila talasna svojstva tog dijela elektromagnetnog zracenja. Sa slike ispod je vidljivo da je putna razlika:

Δr=2dsinυ, gdje je d razmak između atoma A i B.

Slika 37.

Uslov za interferencione maksimume je:                                    2dsinυ=nχ  (n=1, 2, 3, ...)Ovaj uslov naziva se Bregov uslov. Iz diferentne slike moguće je odrediti d.

21

MIKROSKOP

Difrakcija svjetlosti je bitna i kod moći razdvajanja mikroskopa. Generalno ona predstavlja odstupanje od pravolinijskog rasprostiranja svjetlosti. To se dešava pri nailasku elektromagnetnog talasa na prepreke ili otvore koji su reda velicine talasna dužina radijacije.

Frenel je predvidio difrakcione efekte na ivicama prepreke u obliku diska, tj. na cesticama. Imamo širenje u obliku ravanskih talasa, a od centra difrakcije imamo difraktovane ravanske talase. Talasi se prostiru i iza geometrijske sjenke prepreke.

Efekti interferencije i difrakcije su izraženiji što su elementi strukture objekta posmatranja sitniji. Nije moguće razluciti dvije tacke strukture ako je njihov razmak d manji od valne dužine svjetlosti. To znaci da mikroskopima s vidljivom svjetlošću ne može se imati bolja rezolucija od oko 400 nm. Za bolju rezoluciju bila bi potrebna svjetlost kraćih valnih dužina, a ona je nevidljiva za oko.

Postoje dva tipa optickih mikroskopa zavisno o tome kako se osvjetljava preparat koji se posmara. To su transmisioni i refleksioni opticki mikroskopi.

Virusi i detalji unutar ćelija su manji od rezolucije optickog mikroskopa. Rezolucija se može povećati smanjenjem valne dužine kojom obasjavamo preparat. Ako se umjesto vidljive svjetlosti koriste valovi elektrona, onda se brzim elektronim može postići mnogo bolja rezolucija.

22

HOLOGRAFIJA

Holografija je specifican metod zapisa i rekonstrukcije strukture svjetlosnog talasa koji se zasniva na interferenciji i difrakciji koherentnih svjetlosnih snopova. Na fotografskoj ploci ne registrira se samo raspored intenziteta svjetlosnih zraka kao u obicnoj fotografiji već i njihovi smjerovi i faze. Zbog toga je holografija omogućila pohranjivanje pune trodimenzionalne strukture snimljenog objekta.

Slika 38. Snimanje holograma

Objekt se osvijetli paralelnim monokromatskim koherentnim snopom svjetla (laser), a dio tog istog snopa pada i na fotoplocu, na kojoj dolazi do interferencije dvaju polja svjetla: izvornog koherentnog i raspršenog od snimanog predmeta. Na fotoploci (hologramu) ne vide se konture predmeta, nego interferencije koje u svojim tamnim i svijetlim linijama sadržava sve informacije o smjeru, intenzitetu i fazi svjetla sa snimljenog predmeta.

Da bi se iz holograma opet rekonstruirala slika, potrebno je ponoviti postupak kakav

je upotrijebljen pri dobivanju holograma. Kada se snimljeni hologram rasvijetli

jednakim ravnim referentnim talasom koji pada na nj pod jednakim uglom kao i pri

snimanju, svijetlo kroz hologram djelomicno prolazi bez difrakcije, kao talas nultog

reda, a djelomicno se difraktuje formirajući talase 1. reda. Jedan talas 1. reda daje

realnu sliku objekta, a drugi talas 1. reda virtualnu sliku. Obje slike su

trodimenzionalne, s time da se realna slika može dalje registrirati (snimiti)

fotografskim postupkom, a virtualna ne. Slika objekta dobivenog reprodukcijom

holograma vjerna je objektu, iste je velicine kao i objekt, a ovisno o uglu posmatranja

holograma moguće je vidjeti predmete koji stoje jedan iza drugoga. Posmatrac koji

gleda hologram ima dojam da gleda na svijetli predmet kroz okvir holograma.

23

Na hologram se ne snima opticka slika predmeta, već interferenciona slika koja nastaje pri interferenciji svjetlosnih talasa rasijanih predmetom ciji hologram se snima i njima koherentnih referentnih talasa. Uslijed difrakcije upadnog snopa (koji se sada naziva rekonstrukcioni snop) na hologramu, nastaje talas koji ima istu strukturu kao talas koji je bio reflektiran od predmeta ciji hologram se snimao.

Slika 39. Princip holografije

24

Slika 40. Fizika holografije

Slika 41. Hologram

25

ZAKLJUČAK

Difrakcija svjetlosti je bitna pojava. Susrećemo je i u svakodnevnom životu. Neki od primjera navedeni su i u ovom radu. Tema jeste bila samo svjetlost, ali je napomenuta i difrakcija rendgenskih zraka, a korist same difrakcije vidimo i kod difrakcije na virusima u molekularnoj biofizici. Posebno je interesantna holografija koja je zadnja obrađena, ali je trenutno najakutelnija i to u razlicitim aspektima.Difrakcija se koristi i za mjerenje debljine predmeta malenog dijametra. Proucavanje difrakcije datira još iz XVII stoljeća. Efekt difrakcije je prvi put detaljno objasnio Francesco Maria Grimaldi koji je pojavi dao ime polazeći od latinske rijeci diffringere, što znaci “razbiti u komade”. Rezultati do kojih je Grimaldi došao su objavljeni posthumno 1665. Isaac Newton isto je proucavao efekte vezane za difrakciju. Thomas Young je izveo poznati pokus 1803. godine demonstrirajući interferenciju valova na dva bliska otvora. Ovaj pokus mu je pomogao doći do zakljucka da se svjetlost prostire kao val, nasuprot tvrdnjama mnogih znanstvenika da svjetlost ima cesticnu prirodu t.j. tvrdnjama da je svjetlost sastavljena od cestica.Difrakcija svjetlosti su i zrake koje vidimo kroz oblake, i mikroskopi rade na principu difrakcije, a gore spomenuta holografija također koristi principe interferencije i difrakcije svjetlosti.

26

LITERATURA

1. Fizika sa zbirkom zadataka: Z. Šalaka, S. Dervišbegović, D. Milošević, IP Svjetlost 2000 god, Sarajevo

2. Medicinska fizika i biofizika: Slavenka Vobornik, Univerzitetski udzbenik Sarajevo, 2006

3. Biofizika: Dušan Ristanović, Jelena Simonović, Jovan Vukovicć, Radoslav Radovanović, Medicinska knjiga Beograd-Zagreb

4. www.phy.pmf.unizg.hr5. kolegij.fizika.unios.hr6. www.phy.uniri.hr

27