طرح پراش از روزنه دایره‌ای

پرسش:

چرا طرح پراش از روزنه دایره‌ای به صورت یک دیسک روشن در مرکز و دایره‌های هم مرکز روشن دراطراف آن دیده می شود؟

پاسخ:

مشاهده پدیده‌های مرتبط با پراش نسبتا ساده ولی تحلیل آن مشکل است و برعکس مشاهده پدیده‌های مرتبط با تداخل معمولا مشکل ولی تحلیل آن‌ها ساده‌تر است. در مورد نقش پراش روابط نسبتا پیچیده‌ای برای توصیف چگونگی ایجاد طرح پراش از هر روزنه‌ای وجود دارد که در کتاب‌های اپتیک هر کدام به سلیقه خود توضیح داده‌اند. ولی در اینجا سعی می شود مفهوم اتفاقی که می‌افتد به زبان ساده بیان شود.

تجربه کرده‌ایم که اگر از درز یک شیار نور عبور کند، آن نور در جهت عمود بر راستای شیار کشیده می‌شود. یا اگر با دستمال روی شیشه‌ای که کثیف است در یک جهت خاص بکشیم، نور بازتابی لامپ در جهت عمود بر جهت کشیدن دستمال گسترده می‌شود. از طرف دیگر هرچه شیار باریک‌تر باشد، نور بیشتر کشیده می‌شود. این رابطه‌های برعکس از طریق روابطی به نام روابط فوریه به هم مرتبط می‌شوند. فیزیک از این نوع روابط زیاد دارد که پایه طبیعت است.

اگر روزنه‌ای را در نظر بگیریم، هرچه ریزتر باشد نقش پراش گسترده‌تر می‌شود و هرچه بزرگتر باشد آن نقش فشرده‌تر می‌شود. اگر بخواهیم هیچ اثری از پراش نداشته باشیم باید قطر روزنه به سمت بینهایت میل کند. معمولا از این عبارت استفاده می‌شود چون بینهایتی وجود ندارد و بر اساس اندازه‌گیریمان بینهایت تعریف می‌شود. مثال دیگر اینکه برای اینکه یک عدسی نور یک نقطه را درست به صورت یک نقطه تصویر کند باید قطر آن بینهایت باشد وگرنه طبق روابط پراش بالاخره نقش پراشی ناشی از روزنه خواهد داشت، هرچند خیلی فشرده باشد. این نقش بالاخره در قدرت تفکیک یک تلسکوپ اثر می‌گذارد، هرچند قطر آینه آن چند متر باشد. این مثال‌ها کاملا اصل عدم قطعیت را تداعی می‌کند که منشا همه این پدیده‌ها است و جزئی از طراحی خلقت و جهان هستی محسوب می‌شود. انسان فقط توانسته روابط آن را بدست آورد ولی چرا چنین است را فقط می‌توان به این طراحی عظیم خلقت نسبت داد.

از یک روزنه، نقش پراش به شکل حلقه‌های هم مرکز ایجاد می‌شود. به حلقه اول حلقه ایری گفته می‌شود که برای تعیین قدرت تفکیک سیستم اپتیکی کاربرد دارد و با قطر روزنه نسبت عکس دارد. بدین معنا که هر چه قطر روزنه بیشتر شود قطر حلقه ایری کمتر می‌شود.