Байдуллаева Қазақтіліне аударғандар Н. М. Алмабаева, Г. Е. Байдуллаева, К. Е. Раманқұлов Мәскеу и з д а т е л ь с к а я г р у п п а «гэотар-медиа» 1 9
-тарау ЖАРЫҚТЫҢ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯСЫ ЖӘНЕ
жүктеу/скачать 28,1 Mb. Pdf көрінісі
|
Ремизов А.Н. Медициналық және биологиялық физика (1)
| 24-тарау
ЖАРЫҚТЫҢ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯСЫ ЖӘНЕ ДИФРАКЦИЯСЫ. ГОЛОГРАФИЯ Жарықтың интерференциясы деп жарық толқындарының қосылысы кезінде олардың куіиейетін жэне азаятын көрінісін беретін турақты көріністі айтамыз. Жарықтың интерференциясын алу ушін белгілі шарттар орындалуы қажет. Жарықтың дифракциясы деп жарықтың эртурлі ортада таралуы кезіндегі ауыткуын айтамыз. Дифракциялық көріністі бақылау мумкіндігі толқын узын- дығы мен біртексіз ортаның өлшемінің қатынасына байланысты. Шартты турде сфералық толқындар дифракциясы (Френел дифракциясы) жэне жазық параллельді толқындар дифракциясы (Фраунгофер дифракциясы) болып бөлінеді. Дифракцшиық көріністі сипаттау тек екінші ретті толқындардың интерфе ренциясын ескеру арқылы ғана мумкін болады. Бул тарауда голография эдіс ретінде интерференция мен дифракцияның негізінде қарастырылады. 24.1. КОГЕРЕНТТІЖ АРЫ Қ КӨЗДЕРІ. ЖАРЫҚТАРДЫ НЕҒҮРЛЫМ КҮШЕЙТУ МЕН ӘЛСІРЕТУДІҢ ШАРТТАРЫ Ортада таралатын толкындардын косындысы сол ортадағы сәйкес тербеліс- тердің косындысымен аныкталады. Электромагнитті толкындарды косудын жиіліктерге бірдей болып, электрлі векторынын бағыты дәл келгенде жакын бакыланады. Бұл жағдайда корыткы толкыннын амплитудасын (7.20) форму- ласы бойынша аныктауға болады, оны электр өрісінін кернеуліл үшін мына түрде жазамыз: Е 2 = £j + Е 2 2 + 2 £ ,£ 2 cosAq>, (24.1) мұндағы Дср — қосылатын толкындардын (тербелістерінін) фаза айырымы. Жарык көзінін түріне байланысты толкындардын косылу нәтнжесі прин- ципті түрде әртүрлі болуы мүмкін. Алғашкыда карапайым жарык көзінен шығатын (шам, жалын, күн тағы да сол сиякты) толкындардын косылысын ка- растырайык. Мұндай әрбір жарык көзі көптеген сәуле шығарушы атомдардын жиынтығын береді. Жеке атом шамамен 10~* с аралығында электром агнит толкын шығарады, бірак бұл сәулелену ыктималдылыкты касиетке ие, сон- дыктан (24.1) формуласындағы Д ф фаза айырымы ыкгималды мәнте ие. Бұл кезде барлык атомдардын орташа сәулелену мәні со5Дф нөлге тен; (24.1) тен- деуінін орнына екі толкын косылатын кеністіктін нүтстесі ушін орташа тендікті карапайым жарык көздері үшін былай жазамыз: <Е2> = < ^ > + <Е^>. (24.2) Толкынның карқындылығы амплитуда квадратына тең болғандықтан, онда (24.2)-ден /, және /2 толындарының каркындылығын косу шартын аламыз: Бүл формула екі жарык көзінен шығатын жарык қарқындылығының ка- рапайым ережесін береді: косынды сәулеленудің каркындылыгы косылатын толкындардын каркындылыктарының косындысына тең. Бұл кұбылысты күнделікті тәжірибемізден көреміз: екі шамның каркындылығы шамалардың жеке каркындылығының косындысына тен. Егер Дср өзгермесс онда жарык- тың интерференциясын бакылаймыз. Қорыткы толқынның кнркындылығы кеңістіктің әр нүктесінде минимум мәннен максимум мәнге дейін өзгереді. Жарык интерференциясы когерентті жарык көздерінсн кеңістіктін әр нүк- тесінде уакыт бойынша Дср тұракты фаза айырымын камтамасы» еткснле пайда болады. Осы шарттарға жауап беретін толкындарды когсрентті голкындар деп атайды. Интерференция жиіліктері бірдей екі синусоидалы толкыннан пайда болареді, бірак мұндайжарыктолкындарын алуөте киын, сондыктан когерентті толкындарды алу үшін жарык көзінен шығатын жарыктолқынын жіктеу кажет. Бұл тәсіл Юнгәдісінде колданылады. S жарык көзінен шығатын с<|к:р:иіыктол- кыннын жолына екі тесігі бар жарык өтпейтін тоскауыл койылады (24.1 -сурет). Тоскауылға дейін жакын жарыкбеттерінің нүктелері екінші реггі когерентгі тол кындардын көзі болып табылады, сондыктан тесіктерді когерентті жарык көзі деп карастыруға болады. Э экранда интерференция бакыланады. Екінші әдіс S жарык көзінін жартылай S ' кескінін табу, бүл біркабатты арнайы айналардын (Ллойд айнасы) көмегімен жасалады. S жоне S ' жарық көздері когерентті. Олар жарык толкындарының интср(|)еренция шартын орындайды. Суретте А нүктесіне түсетін экранда екі интсрференцияланатын сәуле көрсетілген. Жеке атомдардын т сәулелену уакыты шектеулі болғандыктан, 1 және 2 сәуленің интерференциялануы кезіндегі б сәуле жолдарынын айырымы көп болмайды, егер көп болса, ондаЛ нүктесінде әртүрлі когерентті смес сәулелер жолығар еді. Интерференция үшін б мәні жарык жылдамдығы мен атомның сәулелену уакыты аркылы аныкталады: / = /, + /,. (24.3) б = ст = 3 • 108 -10“8 = 3 м. (24.4) Интерференциялык суреттін есептеуін (24.1) формуласы аркылы жүргізуге болады, егер интерфе- ренцияланатын толкындардын фаза айырымы жэне амплитудасы белгілі болса. / Тәжірибелік кызығушылыкты дербес жағдайлар тудырады: толкындардын н е з л ы м күшеюі — кар- кындылыктын максимумы (max), толкындардын неғұрлым азаюы — каркындылыктын минимумы (min). Мынаны ескерейік, каркындылыктын максимум жэне минимум шартын фаза айырымы аркылы емес, 24.3-сурет интерференция кезіндегі когерентті толкындардын жүріп өткен жолы. жол айырымы аркылы өрнектеген дұрыс. Мүны I, II жазык толкындардын интерференция мысалымен түсіндірелік, олардын Е векторы суреттін жазыктығына перпендикуляр. Осы толкындардын тербеліс Е векторы В нүктесіндегі әрбір жарык көзінен кашыктығы дс, жэне х2 олар гармониялык заңға бағынады: Жалпылама корытынды жасау үшін толкындардын n t жэне п2 сыну көр- сеткіші бар әртүрлі ортада' таралуын карастырамыз. Толкындардын таралу жылдамдыктары сэйкес и, = с/л, жэне и2 = с/п2, мүн- дағы с — вакуумдағы жарык жылдамдығы. (24.5) формуласынан фаза айыры мы1 2 3 үшін мынаны аламыз: Толкыннын геометриядык жолынын онын сыну көрсеткішіне көбейтіндісі, яғни хп жаідың оптикіиық узындығы деп, ал жолдар айырымы: интерференцшианган толкындар жо.шның оптикаіық айырымы деп аталады. 1 24.3-сурет сызбалы түрде әртүрлі толкындар таралатын әртүрлі орталарды көрсете алмайды. 2 Сондай-ак Дф уакыткка байланысты емес екенін, косылатын толкындар когерентгі болып табылатынын байкау пайдалы. 3 Оптикалык жол ұзындығы бірдей бөліктерді, яғни бірдей уакыт аралығында жарыкпен жүріп өткен бөліктерді — таутохрондар деп атайды. Е і = Ет ах,соко ( / - * , / « , ) , Е 2 = Е вшЛ cos(o (r — x2/ v 2). (24.5) жүктеу/скачать 28,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|