Жарық интерференциясы
жүктеу/скачать 69,64 Kb.
|
| Үйлесімділік.Шындығында монохроматикалық толқындар (белгіленген жиіліктегі шектеусіз уақыт толқындары) жоқ. Нағыз жарық толқындары үшін интерференцияның қажетті шарты олардың когеренттігі болып табылады. Бұл бірнеше тербелмелі немесе толқындық процестердің уақыт пен кеңістіктегі үйлестірілген ағынының атауы.
Табиғи жарық көздерінің когерентсіздігі жарқыраған дененің сәулеленуі көптеген атомдар шығаратын толқындардан тұратындығына байланысты. Жеке атомдар бір-бірінен тәуелсіз ұзақтығы ~ 10–8 с және ұзындығы шамамен 3 м болатын толқындық тізбектерді сәулелендіреді. Бұл толқындық пойыздардың бастапқы фазалары бір-бірімен ешқандай байланысы жоқ. Сонымен қатар, бір атом үшін де келесі эмиссия оқиғалары кезінде пойыздардың бастапқы фазалары кездейсоқ өзгереді. Интерференциялық талдаудың уақытша тәсілі.Сәулеленудің келесі қарапайым моделін қарастырайық: нүктелік көз бірдей ұзақтықтары , тең амплитудалары және бір-бірінен тәуелсіз кездейсоқ бастапқы фазалары бар гармоникалық тізбектер тізбегін шығарады. Осындай екі толқын қосылғанда, қандай да бір нүктедегі тербелістердің қарқындылығы тең болады ,(6) мұндағы фазалар айырмасы күрт өзгерістерге ұшырайды. Оптикалық жол айырмашылығы пойыз ұзындығынан үлкен болса, онда анық әртүрлі пойыздардың тербелістері қосылады, сондықтанкездейсоқ мәндері бар. Интерференция үлгісін байқауға болатын кез келген құрылғы (көз, фотопластинка және т.б.) белгілі бір инерцияға ие. Осыған байланысты ол белгілі бір аралықта орташаланған үлгіні тіркейді. Іс жүзіндедемек, көбейткіш-1-ден +1-ге дейінгі барлық мәндерді кездейсоқ түрде қабылдайды және орташа мәні нөлге тең. Осылайша, орташа қарқындылықжәне ешқандай кедергі жоқ. Егер пойыздың ұзындығынан аз болса, онда бір пойыздың әртүрлі учаскелері бақылау нүктесінде ішінара қабаттасады, демек, уақыттың белгілі бір бөлігінденақты анықталған мәнге ие (қалған уақытта кездейсоқ). Бұл үшінжәне қабаттасу дәрежесіне қарай азды-көпті қарама-қарсы кедергі үлгісі байқалады. Бір пойыздың ұзақтығын табиғи түрде когеренттілік уақытымен анықтауға болады. Осы уақыт ішінде толқын вакуумда қашықтыққа тараладыкогеренттілік ұзындығы деп аталады. Анықтау бойынша когеренттілік ұзындығы толқын когеренттігін жоғалтатын қашықтық болып табылады. Бұл жарық интерференциясын бақылау берілген көз үшін когеренттілік ұзындығынан кіші оптикалық жол айырмашылықтары үшін ғана мүмкін екенін білдіреді. Қарастырылған сәулелену моделі идеалдандырылған, өйткені жарық бірдей жиіліктегі , ұзақтығы және кездейсоқ бастапқы фазалары бар пойыздар тізбегінен тұрады деп болжанған. Атомдардың жарық сәулеленуінің, соның ішінде нақты сәулеленудің неғұрлым ықтимал модельдерінде, интерференцияны қарастырған кезде уақыт параметрі де пайда болады.. Егер екі сәуленің жолдары арасындағы уақыт айырмашылығы аз болса, содан кейін азды-көпті қарама-қарсы кедергі үлгісі байқалады, әйтпесе кедергі іс жүзінде байқалмайды. Интерференциялық талдаудың қарастырылған тәсілі жарық толқындарының уақытша сипаттамаларын (когеренттілік уақыты) пайдаланады. Талдауды басқа (спектральды) әдіспен де жүргізуге болады, онда монохроматикалық емес жарық әртүрлі жиіліктегі монохроматикалық сәулелердің суперпозициясы ретінде көрсетіледі. Интерференцияны талдауға спектрлік және уақытша тәсілдер тербелістердің когеренттілік дәрежесі туралы пайымдаудың әртүрлі тәсілдері болып табылады. Олар интерференция үлгісіне қатысты бірдей қорытындыларға әкеледі. Интерференциялық талдаудың спектрлік тәсілі.Толқын ұзындығының интервалы шектелген және мен арасында жабық болсын. m-ші реттік максимум үшін ешқандай кедергі байқалмайды үшін максималды (m1)-ші ретпен сәйкес келеді. Бұл шарттарда үшін іргелес максимумдар арасындағы барлық алшақтық біздің интервалдағы ажыратылмайтын толқын ұзындықтарының максимумдарымен толтырылады (Cурет). Интерференция үлгісінің ажыратылмау шарты:, яғни., мұндағы m - бүтін сан. Интерференция тәртібі m жарық сәулелерінің жол айырмасымен және толқын ұзындығымен байланыс арқылы анықталады.. Бұдан шығатыны, интерференциялық үлгі жойылатын жол айырмасы, яғни. когеренттілік ұзындығы тең .(7) Ол жарық көзінің (немесе қолданылатын монохроматор - толқын ұзындығының тар диапазонында жарықты өткізетін құрылғы) қасиеттерімен анықталады. Кеңістіктік когеренттілік пен когеренттілік уақыт қатынаспен байланысты . Қатынастарды қолданужәне, мұндағы – жиілік, – монохроматты емес сәуленің жиілік интервалы, когеренттілік уақыты мен жиілік аралығы арасындағы байланысты табамыз. .(8) Бұл қатынас жалпы сипатта болады. жүктеу/скачать 69,64 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|