ОњТЏстік ќазаќстан мемлекеттік медицина академиясы
Дисперсия , интерференция
жүктеу/скачать 2,27 Mb.
|
ППЗ методичка физика каз (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Минимумдар шарты.
- Ньютон сақиналарлы
| Дисперсия , интерференция, дифракция және поляризация – бұлар, жарықтың толқындық табиғатын дәлейдейтін құбылыстар.
Жарық толқынының интерференция құбылысын қарастырайық. Интерференция латынның inter өзара және ferio соғамын деген сөздерінен шыққан. Жарық интерференциясы – аса күрделі құбылыс. Оның мән – мағынасын түсіну үшін біз алдымен механикалық толқындардың интрференциясына тоқталамыз. Ортада бір мезгілде көбінесе әр түрлі бірнеше толқындар бір – біріне қабаттасады. Егер суға екі тас тастайтын болсақ , екі дөңгелек (шығыршық) толқын туатынын және бір толқын екіншіден өтіп , екінші толқын болмағандай – ақ, кідірмей тарай беретінін оңай байқаймыз. Осы сияқты дыбыс толқындары, саны қанша болса да, бір – біріне бөгет жасамайды. Су бетіне түскен екі тастан таралған толқындарды бақылағанда, беттің кейбір жерлері ұйтқымайтынын, ал кейбір жерлерде ұйтқудың күшейгенін көреміз. Егер екі толқын бір орында жалдарымен ұшыраса, онда бұл орында су бетінің ұйтқуы күшейеді. Егер, керсінше бір толқынның жалы екіншісінің сайымен ұшыраса, онда су бетінде ұйтқу болмайды. Жалпы алғанда, ортаның әр нүктесіне екі толқын туғызған тербелістер жай ғана қосылады. К еңістіктің әр түрлі нүктелеріне қорытқы тербелістер амплитудаларының уақыт жөнінен тұрақты таралу тәртібі орнайтындай болып, екі (немесе бірнеше) толқынның қосылуы интерференция деп аталады. Максимумдар шарты. Егер ортаның берілген нүктесіндегі тербелістерді қоздыратын екі толқынның жол айырмасы бүтін санды толқын ұзындықтарына тең болса, онда әлгі нүктедегі тербеліс амплитудасы максимал болады: ∆d kλ; (1) мұндағы, ∆d d 2 - d1, k 0,1,2,... . d – толқын жолы; ∆d – екі толқынның жол айырмасы; λ – толқын ұзындығы Минимумдар шарты. Егер ортаның берілген нүктесіндегі тербелістерді қоздыратын екі толқын жолдарының айырмасы тақ санды жарты толқындарға тең болса , онда сол нүктедегі тербеліс амплитудасы минимал болады: ∆d (2k+1) λ / 2; (2) Егер жол айырымы ∆d , λ мен λ / 2 арасындағы бір аралық мәнді қабылдайтын болса , онда қорытқы тербеліс амплитудасы да екі еселенген амплитуда мен ноль арасындағы бір аралық мәнді қабылдайды. Орнықты интерференциялық көрініс шығарып алу үшін толқын көздерінің жиіліктері бірдей болуы қажет және олардың тербеліс фазаларының айырмасы тұрақты болуы тиіс. Осы шарттарды қанағаттандыратын көздер когерентті (латынның cohaereus -өзара байланысты деген сөзі) көздер деп аталады. Толқын ұзындықтары бірдей, фазалар айырымы тұрақты толқындарды когерентті толқындар деп атаймыз. Егер жарық, толқындар ағыны болып табылатын болса, онда жарықтың интерференция құбылысы байқалуы тиіс. Бір – біріне тәуелсіз екі жарық көзін ,мысалы екі электр шамын, пайдаланып интерференциялық көріністі (жарықталудың максимумы мен минимумының алмасып кезектесуі) шығарып алуға болмайды. Тағы бір шамды жаққанда беттің жарықталуы ғана күшейеді, бірақ жарықталудың максимумы мен минимумының кезектесуі жағдайын туғызбайды. Әр түрлі жарық көзінен шыққан толқындар, олардың фазалар айырмасы тұрақты болып қалмайтындықтан, толқындар когерентті бола алмайды. Интерференциялық көріністі сабын көпіршіктерінен, ақ керосиннің не мұнайдың су бетінде қалқыған жұқа қабықшасының кемпірқосақ түсті болып құбылғанынан байқауға болады. Ағылшын ғалымы Томас Юнг тұңғыш рет, біреуі жұқа қабықшаның сыртқы бетіне, екіншісі ішкі бетінен шағылған 1 мен 2 толқындарды қосу арқылы, оның түстерін түсіндіру мүмкіндігі жөнінде данышпан ойға келді. Ол толқындардың біреуі (1) қабықшаның сыртқы бетінен, ал екіншісі (2) ішкі бетіне шағылады.( 1-сурет). Интерференция нәтижесі (қорытқы тербелістердің күшеюі немесе бәсеңдеуі) жарықтың қабықшаға түсу бұрышына, қабықшаның қалыңдығына және толқынның ұзындығына тәуелді. Қабықшаның сыртқы және ішкі беттерінен шағылған толқындардың когеренттігі, олардың екеуінің де бір жарық шоғының бөліктері болуымен қамтамасыз етіледі. Юнг жарық түстеріндегі айырмашылық жарық толқыны ұзындығындағы (немесе жарық толқындарының жиілігіндегі) айырмашылыққа байланысты болатынын түсінді. Жай интерференциялық көрініс шығыны платина мен оның үстіне қойылған сфералық беттің қисықтық радиусы үлкен жазық – дөңес линзаның арасындағы жұқа ауа қабатында шығады. Б ұл интерференциялық көрініс Ньютон сақиналарлы деп аталған концентрлі сақиналар түрінде болып келеді.( 2- сурет) Интерференциялық көріністерді зерттеулер қызыл жарық үшін λқ 8· 10-7 м, ал күлгін үшін λк 4· 10-7 м болатынын көрсетеді. Табиғатта бізден тыс ешбір бояу жоқ, тек ұзындығы әр түрлі толқындар бар. Көз – күрделі физикалық прибор, ол жарық толқындары ұзындығындағы болымсыз ( 10-6 см шамасындағы ) айырмашылықтарды көруге қабілетті. Интерференцияның қолданылуы өте маңызды және алуан түрлі. Арнаулы приборлар – интерферометрлер бар, олардың қолданылуы әр түрлі болуы мүмкін: жарық толқындарын ұзындықтарын дәл өлшеу, газдардың ұзындықтарын дәл өлшеу, газдардың және басқа заттардың сыну көрсеткішін өлшеу. Толқын жолында шағын (толқын ұзындығымен салыстырғанда) бөгеттер жиі ұшырайды. Толқындарда бөгеттің шетін орғытатын қабілеті бар. Бөеттердің аумағы шағын болған жағдайда, толқындар, олардың шет – шетінен орағыта өтіп барып, бөгеттерден өткен жерде бірігіп кетеді.Тек толқын ұзындығымен салыстырғандағы үлкен бөгеттердің ғана «көлеңкесі » болады: толқындар оның тасасына өтпейді.Бөгетті орағытып өту қабілеті дыбыс толқындарында да бар. Үйдің тасасында тұрып , машина көрінбеген кезде, сен машинаның сигналын ести ласың. Орман ішінде дыбыс толқындары бөгеттерді еркін орағытып өте алады. Толқындардың түзу сызықты таралулардан ауытқуы, толқындадың бөгеттерді орағытып өтуі дифракция деп аталады. ( латынның difractus – сынған деген сөзінен шыққан.) Егер жарықтың өзі толқындық процесс болса, интерференциядан басқа жарықтың дифракциясы да байқалуы тиіс. Өйткені дифракция – толқындардың бөгеттерді орағытып өтуі - әрбір толқындық қозғалысқа тән нәрсе. Ж арық дифракциясын бақылау оңай емес. Оның себебі, егер бөгеттің өлшемдері жарық толқынының ұзындығымен салыстырарлықтай болса, онда толқын бөгетті елеулі түрде орап өтеді. Бірақ жарық толқынының ұзындығы өте аз.Жарық интерференциясын ашқан Т. Юнг 1802 жылы дифракциядан классикалық тәжірибе жасады. Мөлдір емес қалқаға ол түйреуішпен бір – біріне жақын, кішкене екі В және С тесік жасады. Бұл тесіктер екінші қалқаға кішкене А тесіктен өткен жіңішке жарық шоғымен жарықталады. (3 сурет). Дифракция салдарынан В мен С тесіктерде, аздап бірін –бірін жабатын, екі жарық конус шықты. Міне, дәл тәжірибе арқылы Юнг алғаш рет, әр түсті жарық сәулелерінк сәйкес келетін, толқындар ұзындығын өте дәл өлшеді. Д ифракцияны зерттеу О. Френель еңбектерімен тиянақталды.Френель бұл табыстарға, Гюйгенс приципімен екінші реттік толқындардың интерференция идеясымен біріктіріп барып, жеткен болатын. жүктеу/скачать 2,27 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|