A primera vista, el patrón en la pantalla se ve muy similar al patrón de difracción. Así que la primera pregunta que me hice fue: ¿Cómo puede la luz LED formar un patrón de difracción en la pantalla de una computadora portátil? Y la información de la primera pieza que necesitaba para responder a esa pregunta era de qué están hechas las pantallas de los portátiles.
Las pantallas de portátiles o cualquier otra pantalla LCD se compone principalmente de 4 componentes.
1) Cristal líquido: los cristales líquidos son un material a base de carbono con propiedades magnéticas. No sé cuál es el compuesto real porque aparentemente, esa es información de propiedad exclusiva. El fabricante de cristales líquidos solo dirá que el material es inerte.
2) Vidrio. El exterior de la pantalla está protegido por fibra óptica de alta calidad.
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3) Películas plásticas. Después del vidrio hay capas de películas plásticas que protegen los cristales líquidos.
4) Luz fluorescente que contiene gas mercurio.
La difracción parece formarse a partir de los píxeles (básicamente una rejilla de difracción). Los píxeles tienen una simetría de traslación en las direcciones x e y, por lo que el patrón también muestra esta simetría. En una pantalla retina de macbook de 15 pulgadas, los píxeles están separados por
A partir de la geometría elemental y las longitudes de la trayectoria óptica (y la aproximación de un ángulo pequeño), puede deducir que se produce una interferencia constructiva cuando hay un cambio de ángulo con respecto a la reflexión habitual de
Δα = λ / d
Si mantiene la fuente (ya sea la bombilla o, en su caso, el espejo, que actúa como una fuente secundaria, al reflejar la luz del LED) a, por ejemplo, b de la pantalla y sus ojos también están a b Desde la pantalla, los puntos deben aparecer con un ancho.
a = bΔα / 2 = bλ / 2d
donde el factor de Δα / 2 provino del hecho de que el haz tiene que reflejarse nuevamente en el ángulo −Δα / 2 en relación a lo normal para alcanzar sus ojos, por lo que la diferencia es α.
Una pregunta que queda es: ¿no es necesario que la luz sea coherente? Asumí que el LED de un faro normal emite una luz incoherente que eliminaría cualquier patrón de interferencia porque todas las ondas interferirían de manera diferente.
Bueno, si Δλ no satisface la condición anterior, entonces puede ver que el n -ésimo máximo comienza a superponerse con n + 1 -th máximo de otra longitud de onda, dando lugar a una línea continua bastante suave en lugar de un patrón de difracción.
Para resolver este enigma busqué en internet. Y la mejor explicación que pude reunir es:
La potencia promediada en el tiempo emitida en diferentes direcciones es la suma de la potencia de cada longitud de onda (esto se puede mostrar con mecánica estadística). Por lo tanto, para resolver el n-ésimo máximo claramente, necesita tener nΔλ << λ, que generalmente se cumple con los LED. También puede ver los efectos de la difracción cuando se ilumina un CD con una luz extremadamente decoherente, como una lámpara ordinaria o un sol (solo las longitudes de onda están separadas)
(vea en.wikipedia.org/wiki/Diffraction_grating#mediaviewer/…).
Creo que realmente ocurre debido al hecho de que las celdas LCD o, más bien, los píxeles actúan como redes de difracción y las luces LED cumplen las condiciones necesarias para dar lugar a patrones de difracción. En lugar de LED si usas láser eso también lo hará. Pero si usa luz normal no mostrará ningún patrón de difracción.
Es un poco difícil verificar esta explicación, ya que ha utilizado un LED blanco que tiene una gran variedad de longitudes de onda. Si puede repetir el experimento con un LED azul o rojo, y optimizar la distancia del espejo desde la pantalla del portátil (b), entonces es posible calcular la distancia entre los puntos en el patrón de difracción (a) usando la fórmula anterior y luego cotejalo con la medida real realizada en la pantalla.
Para el LED rojo, suponiendo una longitud de onda de 700 nm, para b = 0.5 m, deberíamos obtener a = 0.15 mm. Para el LED azul, de una longitud de onda de 475 nm, y B = 0.5 m, deberíamos obtener a = 0.1 mm.
Habrá algún error de medición, pero ¿puede verificar que obtiene un valor de estos pedidos?
Me temo que no tengo una bombilla LED !!