Diffraction   회절, 에돌이

(2022-12-02)

Diffraction Loss, 회절 손실, Diffraction-limited, 회절 한계, Diffraction Pattern, 회절 무늬, 회절 간섭 비교


1. 회절 또는 에돌이 (Diffraction)

  ㅇ 회절은, 모든 파동(음파,수면파,전파,,X선 등)에서,
     - 파면 일부가 차단될 때 나타나는, 파동이 갖는 일반적인 특징임

        

     - 즉, 
        . 파동공간적으로 제한될 때 나타나는 현상
        . 파동직선 경로에서 벗어나는 현상
        . 파동의 직진성이 흐뜨려지는 것
        . 물리장애물과 파동 간의 상호 작용의 결과


2. [음향학]  음파의 회절음파 파장이 물체 크기 보다 크면, 그 뒤에서도 소리가 들림
     - 한편, 그때의 주파수 보다 낮은 음파 만이 회절 현상을 일으킴  

  ㅇ 음파 파장이 물체 크기 보다 작으면, 그냥 직진하는 형태로 퍼지게 됨


3. [전파]  전파의 회절 손실 (Diffraction Loss)

  ㅇ 회절손실은 전파가 회절에 의해서도 도달할 수 없을 때 생기는 손실
     - 전파(電波)는 그 진행방향에 산,건물등 물체가 있어도 직진방향으로부터 조금씩 휘어져
       심지어 그 뒷편에서도 수신 가능
       가시거리 내외에서의 회절손실
     - 가시거리 내 : 산악, 건물, Knife Edge등에 의한 회절 손실
     - 가시거리 밖 : 지구의 굴곡으로 인한 지구표면에 의한 회절 손실

  ㅇ 회절손실 및 주파수와의 관계
     - 주파수가 높을수록 회절에 의한 손실도 커짐
       


4. [광학]  의 회절과 간섭 (Diffraction & Interference)

  ㅇ 일상생활에서는 에 의한 회절무늬 같은 것을 쉽게 볼 수 없으며, 
     - 회절무늬 (Diffraction Pattern) : 밝고 어두운 띠가 교차되어 나타나는 무늬
        . (이 슬릿을 통과할 때 나타나는 간섭무늬 효과)

  ㅇ 회절과 간섭은, 
     - 파동이 중첩되어 나타나는 현상으로 물리적으로 유사하여 쉽게 구분이 안되는 현상임

  ㅇ 회절, 간섭 비교
     - 간섭 : 몇 개 정도의 파가 중첩되어 나타나는 현상
     - 회절 : 수 많은 파가 중첩되어 나타나는 현상

  ※ 통상, 간섭의 연장선 상에서 회절현상을 설명하고 있음


5. [광학]  회절 현상의 물리적 해석 및 유형

  ㅇ 회절현상에 대한 이론적 체계 확립(작도법) 
     - 호이겐스(C. Huygens)

  ㅇ 회절에 대한 설명/해석
     - 프레넬 회절 (근거리 회절)
     - 프라운호퍼 회절 (원거리 회절)

  ㅇ 회절현상의 관찰 유형
     - 단일 슬릿(Slit)에 의한 회절
     - 규칙적인 다중 슬릿(회절격자,Diffraction Grating)에 의한 회절
     - 결정 격자에 의한 회절 : 例) 결정격자에 의한 X선 회절


6. [광학]  회절현상의 응용 例물질화학적 분석 : 적외선 분광계, 가시광 분광계결정구조의 분석    : X선 분광계광통신 파장별 분석 : 광스펙트럼분석기


7. [광학]  회절 한계 (diffraction-limited)광학계의 성능이 회절효과에 의해 제한되는 것
     - 광학계가 상을 맺을 수 있는 결상능력의 한계
     - 광학계물리적 크기가  파장에 비해 크면 클수록 회절 영향을 덜 받음

  ㅇ 광학계물리적 크기가 파장 보다 커서,
     - 간섭 및 회절과 같은 파동성이 관찰되지 않은 경우에,
     - 비로소 광선으로 취급하는 기하광학을 완벽하게 적용 가능함

  ㅇ 에어리 원판 (Airy disk)
     - 회절 효과 때문에, 결상 광학계가 만드는 물체의 상은,
     - 중심으로부터 명암이 반복되는 유한한 크기의 원판들로 보여짐
     - 이때, 중앙의 첫번째 원판을, 에어리 원판(Airy disk)이라고 함

     * 원거리장에서, 에어리 원판의 각 폭  :  2θ ≒ 2.44 λ/D
        . 2θ : 회절각, λ : 파장, D : 원형 구경의 지름 (통상, 렌즈의 직경)
        . (하나의 점 상으로 맺힐 수 있는 한계 각 폭 : 각 분해능)

회절
   1. 회절   2. 회절 격자   3. 브래그 회절격자   4. 광섬유 격자   5. X-선   6. 프레넬 회절,프라운호퍼 회절  
전파의 성질
   1. 굴절 (Refraction)   2. 반사 (Reflection)   3. 산란 (Scattering)   4. 회절 (Diffraction)   5. 편파 (Polarization)  


Copyrightⓒ written by 차재복 (Cha Jae Bok)               기술용어해설 후원
"본 웹사이트 내 모든 저작물은 원출처를 밝히는 한 자유롭게 사용(상업화포함) 가능합니다"