Ist die elektromagnetische Beugung jemals gleich Null?

Experimente mit Beugung zeigen uns, dass mit abnehmender Wellenlänge die Beugung abnimmt. Dieses Foto zeigt, wie der Übergang von 650 nm Rot zu Grün bei 532 nm und weiter zu Blau bei 405 nm die Beugung verringert.

Es scheint, wenn wir zu immer kleineren Wellenlängen gehen, wird es irgendwann keine Beugung mehr geben und elektromagnetische Strahlung wird an diesem Punkt wie ein Teilchen aussehen. Ich muss gestehen, dass ich bei dem Versuch, die „magische Wellenlänge“ mit einfachen Verhältnissen zu berechnen, mit einer Null konfrontiert wurde, die mich aufhielt, aber ich weiß, dass die Infinitesimalrechnung Wunder bewirken kann. Meine Frage ist: Gibt es eine Wellenlänge, bei der die Beugung Null wird? Ist es auch richtig, aus all dem zu schließen, dass Licht mit zunehmender Frequenz immer mehr wie ein Teilchen aussieht und sich auch so verhält?

Ist es nicht umgekehrt: "Teilchen" werden bei einem ausreichend kleinen Gitter gebeugt?

Antworten (1)

Nein . Die Beugung elektromagnetischer Wellen, die aus einer begrenzten Öffnung austreten, kann niemals gleich Null sein. Wenn Sie die Dimensionen des Problems konstant halten, können Sie, indem Sie zu immer kürzeren Wellenlängen gehen, die Beugung (im Prinzip) beliebig klein machen, aber sie wird immer positiv sein und sie wird nicht Null erreichen und keine Menge "Kalkül". Magie" wird dies verschwinden lassen.

Sie können jedoch Wellenlängen verwenden, die im Vergleich zu Ihrem Problem so kurz sind, dass die Beugung zwar positiv bleibt, aber vernachlässigbar wird. In diesem Regime beginnt sich Licht nicht wirklich wie ein Teilchen zu verhalten; Stattdessen erreichen Sie ein Regime , das als Strahlen- oder geometrische Optik bezeichnet wird. Dies ist der Ansatz, der häufig auf Highschool-Niveau gelehrt wird, bei dem Sie Lichtstrahlen so behandeln, als würden sie sich unabhängig voneinander in geraden Linien ausbreiten. Weitere Informationen zur mathematischen Funktionsweise dieses Limits finden Sie in dieser oder dieser Frage auf dieser Website.

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