การเลี้ยวเบนของคลื่น (Diffraction)

การเลี้ยวเบนของคลื่น (Diffraction)

รูปแสดงการเลี้ยวเบนของคลื่นเมื่อเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวาง

ที่มา : http://www2.pm.ac.th/wave/refraction3.html

              คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นสามารถเคลื่อนผ่านสิ่งกีดขวางแล้วสามารถเคลื่อนที่อ้อมไปทางด้านหลัง ของสิ่งกีดขวางได้ เช่น การเลี้ยวเบนผ่านขอบของสิ่งกีดขวาง หรือ การเลี้ยวเบนผ่านช่องเล็กๆ ที่เรียกว่า Slit การเลี้ยวเบนเป็นคุณสมบัติเฉพาะของคลื่น 

 

หลักของฮอยเกนส์ (Huygen’s principle)
  “ทุกๆ จุดบนหน้าคลื่นเดียวกัน อาจถือว่าเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นชุดใหม่ ที่แผ่ออกไปทุกทิศทางด้วยอัตราเร็ว เท่าเดิม”

กระจายหน้าคลื่นวงกลมที่มีเฟสเดียวกัน ความถี่เท่ากัน ออกไปเสริมกันเป็นหน้าคลื่นอันใหม่ ซึ่งก็คือเส้นสัมผัสหน้าคลื่นวงกลมนั่นเอง ดังรูป

รูปแสดงการกำเนิดคลื่นใหม่ตามหลักของฮอยเกนส์

ที่มา : http://www2.pm.ac.th/wave/diffraction2.html

ทุกๆอนุภาคบนหน้าคลื่นจะทำตัวเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นใหม่ (secondary source) ให้คลื่นใหม่ออกไป
(secondary wave) ดังแสดงโดยครึ่งวงกลมเล็กๆแต่จะไม่ให้คลื่นย้อนกลับมาในทิศตรงข้าม

การเลี้ยวเบนของคลื่นผ่านช่องแคบเดี่ยว (Single Slit)


เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวาง ซึ่งเป็นช่องแคบคลื่นจะเลี้ยวเบนผ่านช่องแคบไป ปรากฏเป็นคลื่นหลังสิ่งกีดขวางได้ ซึ่งการเลี้ยวเบนนี้จะเกิดได้ดี ถ้าหากช่องแคบนั้นมีความกว้างประมาณเท่า หรือน้อยกว่าความยาวคลื่น โดยเสมือนหนึ่งว่าช่องแคบนั้นทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดคลื่นใหม่ให้หน้าคลื่นวงกลมออกมารอบช่องแคบนั้น แต่ถ้าช่องแคบนั้นกว้างกว่าความยาวคลื่นจะเกิดการเลี้ยวเบนและเกิดการแทรกสอด ขึ้นด้วย ดังรูป

   

รูปแสดงการเลี้ยวเบนของคลื่นเมื่อเคลื่อนที่ผ่านช่องแคบเดี่ยว

ที่มา : http://www2.pm.ac.th/wave/diffraction2.html

  

รูปแสดงการแทรกสอดของคลื่นที่เลี้ยวเบนผ่านช่องแคบเดี่ยว

ที่มา : http://www2.pm.ac.th/wave/diffraction2.html

 จากรูป จะเห็นว่า ถ้าช่องแคบมีความกว้างกว่าความยาวคลื่น คลื่นจะเลี้ยวเบนแล้วเกิดการแทรกสอด
โดยที่แนวกลางไม่มีการแทรกสอด (ไม่มี n = 0) แต่ถัดออกไปทั้งสองข้างเกิดแนวบัพ และปฏิบัพขึ้น

 

รูปแสดงการเลี้ยวเบนผ่านช่องแคบเดี่ยว

ที่มา : http://www2.pm.ac.th/wave/diffraction2.html

การเลี้ยวเบนผ่านช่องแคบคู่ (Double Slits)

เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านช่องแคบคู่ ซึ่งมีขนาดช่องเล็กๆ พบว่าช่องเล็กๆ นั้นทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดคลื่นอันใหม่ ที่กระจายคลื่นวงกลมออกมา เกิดการแทรกสอดกันเป็นไปตามกฎการแทรกสอด ของแหล่งกำเนิดคลื่นสองแหล่งจริงๆ ปรากฏเป็นแนวปฏิบัพ และบัพ ดังรูป

รูปแสดงการแทรกสอดของคลื่นที่เลี้ยวเบนผ่านช่องแคบคู่

ที่มา : http://www2.pm.ac.th/wave/diffraction2.html

แหล่งข้อมูล : http://www2.pm.ac.th/wave/diffraction3.html