Физика-2 курсы бойынша 2006-2007 оқу жылына арналған тірек конспектілері
ТОЛҚЫНДАРДЫҢ ҚАБАТТАСУЫ (ИНТЕРФЕРЕНЦИЯСЫ)
жүктеу/скачать 6,81 Mb.
|
| ТОЛҚЫНДАРДЫҢ ҚАБАТТАСУЫ (ИНТЕРФЕРЕНЦИЯСЫ)
6.1. Толқындардың қабаттасуы (интерференция). Тұрғын толқындар. 6.2. Фазалық жылдамдық және топтық жылдамдық. Белгілі бір жағдайда екі (немесе бірнеше) толқынды қозғалыстардың қабаттасу құбылысы интерференция деп аталады. Құбырдағы екі дыбысты толқынның интерференциясын қарастырайық. Бір жылжулар толқыны x өсінің оң бағытымен таралады және былайша анықталсын делік: , ал екіншісі біріншісіне қарсы таралады. Екінші y2 толқынды қашанда екі қума толқынның қосындысы деп қарастыруға болады, атап айтқанда: . Онда y(x, t) қорытқы толқындық қозғалыс екі бөлімнен тұрады: тұрғын толқыннан және қума толқыннан . b=a болғанда, яғни бір біріне қарама-қарсы бағыттағы екі жүгірме толқындардың амплитудалары бірдей болған кезде қорытқы толқындық қозғалыс тұрғын толқын пайда болады. Жылжымайтын нүктелер тұрғын толқынының түйіндері, ал ығысуы барынша үлкен нүктелер тұрғын толқынының шоқтары деп аталады. Фазалық жылдамдық. Синусоидалық толқынның v таралу жылдамдығы фазалық жылдамдық деп аталады. Ол синусоидалды толқын фазасының кез келген кесімді мәніне сәйкес келетін кеңістікте орын ауыстырған бет нүктелерінің жылдамдығына тең. Мысалы, жазық синусоидалды толқынға байланысты шартынан шығатыны: , мұнда k – толқындық сан: . Бейгармоникалық толқынның (толқындық пакеттің) таралу жылдамдығы ретінде толқын амплитудасы максимумының орын ауыстыру жылдамдығын алады. Максимум толқындық пакеттің центрі ретінде қарастырылады. tdw-xdk=const шарты ретінде орындалса, онда: dx/dt=dw/dk=u. Мұндағы u топтық жылдамдық. Оның фазалық жылдамдықпен (υ=w/k) байланысы мынадай: u=υ-λd υ/dλ. 4 ЛЕКЦИЯ. ГЕОМЕТРИЯЛЫҚ ОПТИКА ЖӘНЕ ФОТОМЕТРИЯ 7.1. Жарықтың электромагниттiк табиғаты. 7.2. Электромагниттiк толқындар шкаласы. 7.3. Геометриялық оптиканың негiзгi заңдары. 7.4. Оптикалық жүйелерде кескiн салу. 7.5. Фотометриядағы энергетикалық шамалар. Жарық табиғаты және оның таралу механизмi жөнiндегi мәселе Максвелл гипотезасы жауап бердi. Жарықтың ваккумдағы тәжiрибемен өлшенген жылдамдығы мәнiнiң (С=3ּ108 м/с) электромагниттiк толқындардың таралу жылдамдығының мәнiмен сәйкес келуi Максвелдiң жарық – электромагниттiк толқындар деп ұйғарым жасауына негiз болды. Электромагниттік толқындар белгілі бір жылдамдықпен таралады. Максвелла теориясы бойынша, электромагниттік толқынның жылдамдығы біртектi ортада осы ортаның қасиетімен анықталады: ε және μ— диэлектрлік және магниттік ортаның салыстырмалы өтімділігі ε0 = 8,85 10-12а2 сек2/н м2 и 0= 4π 10-7 н/а2— электрлік және магниттік тұрақтылар. Вакуммдағы электромагниттік толқындардың таралу жылдамдықтарын алу үшін соңғы формулаға ε =1, | μ =l қою керек: ν=3ּ108 м/с Бұл жылдамдық вакуумдағы жарық жылдамдығына тең. Бұл қорытындыдан біз жарықтың электромагниттік толқын екеніне көз жеткіземіз. Электромагниттік өрістегі оптикалық жиілік ауқымы жарық өрісі деп аталады. Оптикалық ауқымы оның екі негізгі ерекшелігіне байланысты. - оптикалық ауқымда геометриялық оптиканың заңдылықтары орындалады. - оптикалық ауқымда жарық заттармен өте бұлыңғыр (әлсіз) әсерлеседі. Оптикалық ауқым жарықталынудың келесі түрлерінен тұрады: рентгендік, ультракүлгін (УК), көрінетін, инфрақызыл (ИҚ) сәулелер. 7.1-суретте оптикалық ауқымға сәйкес келетін бөлік электромаг-ниттік толқындардың шкаласында алатын орнын көрсетеді. 7.1-сурет Негізгі шама, электромагниттік өрісті анықтайтын, электрлік өріс кернеулік векторы болып табылады, және өріс кернеулігінің магниттік векторы. Жарық табиғатын анықтаудан бұрын мына заңдылықтар белгілі болған: 7.2-сурет Жарықтың түзу сызықты таралу заңы — жарық оптикалық біртекті ортада түзусызықты таралады. Жарық сәулесі деп — бойымен жарық энергиясы тасымалданатын сызықты айтады.. Біртекті ортада жарық сәулесі түзу сызықты болып келеді. 7.2-сурет Жарық шоқтарының тәуелсіздік заңдылығы — Жекелеген шоқтардың әсері-онымен бірге басқа шоқтарда әсер етіп тұр ма әлде жоқ па, одан тәуелсіздігі жөніндегі тұжырым. Жарықтың шағылу заңы — шағылған сәуле, түскен сәуле және түсу нүктесіне тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады. Шағылу бұрышы i1, түсу бұрышы i2 -ге тең болады. i1= i2 Жарықтың сыну заңдары — түскен сәуле; сынған сәуле және түсу нүктесіне тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады.
болғандықтан, сыну көрсеткіші , мұндағы және — ортаның электрлік және магниттік өтімділігі. Егер жарық сыну көрсеткіші жоғары n1 – ге тең ортадан (оптикалық тығыз ортадан) сыну көрсеткіші кем n2 -ге тең ортаға (оптикалық тығыздығы кем ортаға) өтсе, 7-сурет. онда болады. Яғни, i2 сыну бұрышы i1 түсу бұрышынан үлкен. Егер түсу бұрышын үлкейте бастасақ онда қандай да бір iшекті бұрышта сыну 7.3-сурет. бұрышы π/2 тең болады. Ал түсу бұрышы i1> iшекті болса, онда барлық түскен жарық толық шағылады. Түсу бұрышы iшекті>i1 > π/2 болғанда, сәуле сынбайды, яғни түскен жарық бірінші ортаға толық кері шағылады, шағылған және түскен сәулелердің қарқындылығы бірдей болады. Жарық оптикалық тығыздығы артық ортадан тығыздығы кем ортаға өткенде байқалатын осы құбылыс жарықтың толық ішкі шағылуы деп, ал iшекті бұрышы толық ішкі шағылу бұрышы немесе шекті бұрыш деп аталады. Шекті бұрыш мына қатынас арқылы анықталады: Сөйтіп , толық шағылу заттың сыну көрсеткішіне байланысты. Мысалы, жуықтап алғанда ауаға қатысты судың n =1,33, сонда оның шекті бұрышы iшекті = 490 , ауаға қатысты кәдімгі шынының n = 1,5, оның шекті бұрышы iшекті = 420. Сонымен, ақ жарық кәдімгі шынының бетіне түскендегі түсу бұрышы 420-тан үлкен болса, онда жарық шыны бетінен толық шағылады, ауаға өтпейді. Толық ішкі шағылу құбылысы толық шағылу призмалары мен жарық тасымалдағыштарда қолданылады. жүктеу/скачать 6,81 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|