Uklon
Uklon ali difrakcija je širjenje valov (elektromagnetno valovanje različnih valovnih dolžin, valovanje na vodi ali v zraku) v področje sence. Pojav se opazi vedno, kadar valovanje naleti na neprozorno oviro ali na majhne odprtine. Podoben pojav se opazi tudi, kadar valovanje potuje skozi sredstvo s spremenljivim lomnim količnikom. Ker pa imajo tudi snovni delci valovne značilnosti, se opaža pojav uklona tudi z osnovnimi delci. 

Pojav se najlepše opazuje, kadar imajo ovire velikost valovnih dolžin valovanja. Če so ovire mnogokratne (npr. uklonska mrežica), pride po prehodu ovire do zapletenih oblik, ki nastanejo zaradi interference.

Huygensovo načelo in uklon 

Širjenje valovanja pojasnjuje Huygensovo načelo, ki pravi, da je vsaka točka valovnega čela nov izvor krogelnega vala, ki nadaljuje pot z isto hitrostjo kot izvorni val. Iz dvojne reže zaradi tega dobimo dva krogelna vala (poenostavitev). Na nekaterih mestih za režo pride do ojačanja amplitude valov (konstruktivna interferenca), na drugih pa do zmanjšanja amplitude valov (destruktivna interferenca). Ta pojav imenujemo interferenca (superpozicija).

Uklon na zaslonki 

Najenostavnje je opisati uklon na površini (dvorazsežnostni problem). Takšen je na primer uklon valovanja na vodni površini.

Uklon na eni reži 
 

Uklon valovanja za oviro, ki ima samo eno režo je precej enostaven za opis in razumevanje. Po prehodu reže na zaslonki dobimo na drugi strani interferenčno sliko, ki kaže maksimume in minimume v jakosti svetlobe. Kadar je do določene točke razlika  v poteh enaka  ali je mnogokratnik te vrednosti pride do oslabitve jakosti svetlobe, nasprotno pa pride do ojačanja, kadar je razlika enaka valovni dolžini  ali njenemu mnogokratniku. To se lahko zapiše kot:

 

kjer je:
  širina reže 
  celo število, različno od nič
  kot uklona

Uklon na okrogli odprtini 

Slika, ki jo da uklon na okrogli reži, se imenuje Airyjev disk. Jakost svetlobe v odvisnosti od kota je enaka:

 

kjer je:
  polmer reže
  je enak 
  je Besselova funkcija
  uklonski kot

Uklon na uklonski mrežici 

Uklonska mrežica vsebuje ponavljajočo se  strukturo, ki uklanja svetlobo. Pri tem dobimo v različnih smereh ojačanja. Smeri teh ojačanj so odvisne od strukture mrežice in valovne dolžine vpadajoče svetlobe. Jakost kaže izrazite maksimume v smereh določenih kotov, ki jih dobimo z naslednjim obrazcem:

 

kjer je:
   kot maksimuma
   kot pod katerim vpada svetloba
   razdalja med zarezami v mrežici
    celo število (pozitivno ali negativno)

Braggov uklon 

Braggov uklon je uklon, ki ga opazimo pri uklonu valovanja z izredno kratkimi valovnimi dolžinami (npr. rentgenski žarki) na kristalni mreži. Podobno se na kristalni mreži uklanjajo tudi nevtroni in elektroni.
Koti v katerih pride do ojačitev (maksimumi) valovanja so:

 

kjer je:
  valovna dolžina, 
  razdalja med ravninami v kristalu 
  kot pod katerim se širijo uklonjeni valovi
  celo število (red uklonjenega žarka)

Uklon osnovnih delcev 
Glej uklon elektronov in uklon nevtronov 

Kvantna teorija pravi, da se vsi osnovni delci obnašajo tudi kot valovi. Zaradi tega lahko kaže žarek osnovnih delcev interferenco in uklon kot ga kaže vsako valovanje. Valovna dolžina, ki je povezana z osnovnim delcem je enaka de Broglijevi valovni dolžini:

 

kjer je:
  Planckova konstanta
  gibalna količina delca
Makroskopski delci imajo tako majhno valovno dolžino, da uklona ne moremo videti.

Omejitve zaradi uklona 

Optični sistemi imajo omejitev v ločljivosti zaradi uklona svetlobe. Svetloba se ne fokusira v toči, ampak dobimo Airyjev disk, ki ima sicer središčno točko v goriščni ravnini. Polmer diska do prvega minimuma je enak:

 

kjer je:
  valovna dolžina svetlobe
  zaslonsko število (goriščna razdalja deljena s premerom)

Kotna ločljivost je enaka:

 

kjer je:

  premer vstopne zenice

Glej tudi 

 Fraunhoferjev uklon
 Fresnelov uklon
 uklonsko območje

Sklici

Zunanje povezave 

 Uklon v kristalografiji 
 Uklon v akustiki 
 Uklon v fotografiji 
 Opis pojava [[ikona en}
 Opis uklona 
 Simulacija (aplet) 
 Simulacija uklona 

Osnovni fizikalni koncepti
Uklon ali difrakcija je širjenje valov ( elektromagnetno valovanje različnih valovnih dolžin , valovanje na vodi ali v zraku ) v področje sence . Pojav se opazi vedno , kadar valovanje naleti na neprozorno oviro ali na majhne odprtine . Podoben pojav se opazi tudi , kadar valovanje potuje skozi sredstvo s spremenljivim lomnim količnikom . Ker pa imajo tudi snovni delci valovne značilnosti , se opaža pojav uklona tudi z osnovnimi delci . Pojav se najlepše opazuje , kadar imajo ovire velikost valovnih dolžin valovanja . Če so ovire mnogokratne ( npr. uklonska mrežica ) , pride po prehodu ovire do zapletenih oblik , ki nastanejo zaradi interference . Huygensovo načelo in uklon Širjenje valovanja pojasnjuje Huygensovo načelo , ki pravi , da je vsaka točka valovnega čela nov izvor krogelnega vala , ki nadaljuje pot z isto hitrostjo kot izvorni val . Iz dvojne reže zaradi tega dobimo dva krogelna vala ( poenostavitev ) . Na nekaterih mestih za režo pride do ojačanja amplitude valov ( konstruktivna interferenca ) , na drugih pa do zmanjšanja amplitude valov ( destruktivna interferenca ) . Ta pojav imenujemo interferenca ( superpozicija ) . Uklon na zaslonki Najenostavnje je opisati uklon na površini ( dvorazsežnostni problem ) . Takšen je na primer uklon valovanja na vodni površini . Uklon na eni reži Uklon valovanja za oviro , ki ima samo eno režo je precej enostaven za opis in razumevanje . Po prehodu reže na zaslonki dobimo na drugi strani interferenčno sliko , ki kaže maksimume in minimume v jakosti svetlobe . Kadar je do določene točke razlika v poteh enaka ali je mnogokratnik te vrednosti pride do oslabitve jakosti svetlobe , nasprotno pa pride do ojačanja , kadar je razlika enaka valovni dolžini ali njenemu mnogokratniku . To se lahko zapiše kot : kjer je : širina reže celo število , različno od nič kot uklona Uklon na okrogli odprtini Slika , ki jo da uklon na okrogli reži , se imenuje Airyjev disk . Jakost svetlobe v odvisnosti od kota je enaka : kjer je : polmer reže je enak je Besselova funkcija uklonski kot Uklon na uklonski mrežici Uklonska mrežica vsebuje ponavljajočo se strukturo , ki uklanja svetlobo . Pri tem dobimo v različnih smereh ojačanja . Smeri teh ojačanj so odvisne od strukture mrežice in valovne dolžine vpadajoče svetlobe . Jakost kaže izrazite maksimume v smereh določenih kotov , ki jih dobimo z naslednjim obrazcem : kjer je : kot maksimuma kot pod katerim vpada svetloba razdalja med zarezami v mrežici celo število ( pozitivno ali negativno ) Braggov uklon Braggov uklon je uklon , ki ga opazimo pri uklonu valovanja z izredno kratkimi valovnimi dolžinami ( npr. rentgenski žarki ) na kristalni mreži . Podobno se na kristalni mreži uklanjajo tudi nevtroni in elektroni . Koti v katerih pride do ojačitev ( maksimumi ) valovanja so : kjer je : valovna dolžina , razdalja med ravninami v kristalu kot pod katerim se širijo uklonjeni valovi celo število ( red uklonjenega žarka ) Uklon osnovnih delcev Glej uklon elektronov in uklon nevtronov Kvantna teorija pravi , da se vsi osnovni delci obnašajo tudi kot valovi . Zaradi tega lahko kaže žarek osnovnih delcev interferenco in uklon kot ga kaže vsako valovanje . Valovna dolžina , ki je povezana z osnovnim delcem je enaka de Broglijevi valovni dolžini : kjer je : Planckova konstanta gibalna količina delca Makroskopski delci imajo tako majhno valovno dolžino , da uklona ne moremo videti . Omejitve zaradi uklona Optični sistemi imajo omejitev v ločljivosti zaradi uklona svetlobe . Svetloba se ne fokusira v toči , ampak dobimo Airyjev disk , ki ima sicer središčno točko v goriščni ravnini . Polmer diska do prvega minimuma je enak : kjer je : valovna dolžina svetlobe zaslonsko število ( goriščna razdalja deljena s premerom ) Kotna ločljivost je enaka : kjer je : premer vstopne zenice Glej tudi Fraunhoferjev uklon Fresnelov uklon uklonsko območje Sklici Zunanje povezave Uklon v kristalografiji Uklon v akustiki Uklon v fotografiji Opis pojava [ [ ikona en } Opis uklona Simulacija ( aplet ) Simulacija uklona Osnovni fizikalni koncepti