Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Юнгтың тәжірибесі
|
|
Ағ ылшын физигі Т. Юнг бірінші рет (1802 ж.) тә жірибе жасап когерент жарық толқ ындарының интерференциясын бақ ылады. Юнгтың бұ л тә жірибесі 1-суретте кескінделген. Мұ нда жарық тық параллель шоғ ы кішкене тесігі бар Е1 экранғ а тү сірілген, одан ө ткен бытыранқ ы жарық шоғ ы кішкене екі тесігі бар Е2 экранғ а тү скен, одан соң осы D1 жә не D2 тесіктерден ө ткен жарық Е3 экранғ а тү скен, сонда бұ л экранның бетінде жарық жә не қ ара-қ оң ыр жолақ тар, яғ ни интерференциялық бейне байқ алғ ан.
2-сурет
Р нү ктесінде (2-сурет) бірінші жә не екінші толқ ын қ оздыратын тербелістерді былай ө рнектеуге болады:
мұ ндағ ы 
жә не 
– тебеліс амплитудалары, 
– толқ ын ұ зындығ ы; 
; 
осы тербелістер қ осылып Р нү ктесінде жаң а тербеліс пайда болады, ол қ орытқ ы тербеліс былай ө рнектеледі:
.
Оның амплитудасының квадраты
,
мұ ндағ ы 
, 
, олай болса
,
Жарық толқ ынының интенсивтігі тербеліс амплитудасының квадратына пропорционал. Ендеше Р нү ктесіндегі жарық интенсивтігі 
мен 
айырмасына байланысты. Жарық интенсивтігі максимал болу ү шін 
, яғ ни 
болуы шарт, немесе жолдар айырмасы:
, (7)
мұ ндағ ы 
Сө йтіп жолдар айырмасы жарты толқ ындардың жұ п сандарына тең болса, қ осылысқ ан жарық толқ ындары бірін-бірі кү шейтеді.
Егер 
, яғ ни 
болса, сонда жолдар айырмасы жарты толқ ындардың тақ санына тең болады:
, (8)
мұ ндағ ы Бұ л жағ дайда жарық толқ ындары бірін-бірі ә лсіретеді. Сө йтіп ақ экранның бетінде жарық жә не қ ара-қ оң ыр жолақ тар пайда болады.
Жарық тың жұ қ а пленкаларда интерфенциялануы
Мө лдір жұ қ а пластинка алайық (3-сурет) оның жазық беттері параллель болсын. Осы пластинкағ а монохромат жарық тың параллель шоғ ы тү ссін. Сонда А нү ктесіне тү скен І сә уле ә рі шағ ылады, ә рі сынады; сынып пластинкағ а енген сә уле оның екінші бетінің В нү ктесіне жетіп тағ ы аздап сынады жә не шағ ылады; сынғ ан сә уле пластинкадан ө тіп кетеді; шағ ылғ ан сә уле С нү ктесіне тү сіп тағ ы аздап шағ ылады жә не сынады. Сынғ ан сә уле пластинка сыртына шығ ып СО бағ ыты бойынша кетеді. Осы С нү ктесіне І сә улеге параллель ІІ сә уле тү суі даусыз. Бұ л сә уле де шағ ылады, ә рі сынады, шағ ылғ ан соң бұ л да СО бағ ыты бойынша кетеді. Сө йтіп С нү ктесінде бір жарық кө зінен бір мезгілде шығ ып екі айырылғ ан жарық шоқ тары қ айта кездеседі. Бұ лардың біреуі кездескенге дейін пластинкада таралады, сондағ ы оның жү рген жолы АВС, екіншісі пластинканы қ оршағ ан ортада таралады, оның жү рген жолы DС болады, бұ л жолдардың геометриялық айырмасы АВС - DС -ғ а тең. Жарық ә р тү рлі ортада таралғ ан жағ дайда жолдың оптикалық ұ зындығ ы деген ұ ғ ым пайдаланылады. Жолдың оптикалық ұ зындығ ы деп жолдың геометриялық ұ зындығ ы мен ортаның жарық сындыру кө рсеткішінің кө бейтіндісі айтылады. Оптикалық жолдар айырмасы жолдың оптикалық айырмасы деп аталады. Біз қ арастырып отырғ ан жағ дайда жолдың оптикалық айырмасы мынағ ан тең:
мұ ндағ ы n мен n′ – пластинканың жә не оны қ оршағ ан ортаның абсолют жарық сындыру кө рсеткіштері. Енді В нү ктесінен пластинканың ү стің гі бетіне нормаль жү ргізейік, сонда ол нормаль медиана, ә рі биссектриса болады, ө йткені АВ = ВС. АЕВ ү шбұ рышынан:
(9)
(10)
АDС ү шбұ рышынан:
немесе (10) тең дікті еске алғ анда:
(11)
Енді АВ мен DС кесінділерінің (9) жә не (11) тең діктер бойынша берілген мә ндерін (8) тең діктегі орындарына қ ойсақ, сонда
жарық тың сыну заң ына лайық 
сонда
немесе
(12)
Сө йтіп, С нү ктесіне келіп қ осылғ ан екі жарық толқ ынының оптикалық айырмасы пластинканың қ алың дығ ына, оның сыну кө рсеткішіне жә не сыну бұ рышына байланысты. Жолдың оптикалық шын айырмасы мынағ ан тең:
(18)
Егер 
болса, жарық толқ ындары бір-бірін кү шейтеді. Егер 
болса жарық толқ ындары бірін-бірі ә лсіретеді.
Сө йтіп интерференция бейнесі шағ ылғ ан жарық та бақ ылағ ан кезде жарық тың кү шею шарты:
(14)
Жарық тың ә лсіреу шарты:
(15)
Осы шарттардың орындалуына қ арай, монохромат жарық тү сірілген пластинка не жарық, не қ ара қ оң ыр боп кө рінеді. Егер ақ жарық тү сірілсе, онда байқ алатын интерференциялық бейне тү рлі-тү сті болады.
Енді мө лдір жұ қ а пластинкадан ө ткен жарық сә улелерінің интерференциялануын қ арастырайық. Жолдың оптикалық айырмасы бұ рынғ ыша есептей келгенде мынадай болады:
(16)
Мұ ндағ ы ескеретін нә рсе: жарық В мен С нү ктелерінде шағ ылғ анда толқ ынның фазасы ө згермейді, ө йткені екі жолы да жарық тығ ыздығ ы кем ортаның шекарасында шағ ылады. Сө йтіп интерференция бейнесі ө ткінші жарық та бақ ыланғ ан кездегі жарық тың кү шею шарты:
(17)
Жарық тың ә лсіреу шарты:
(18)
Мұ ндағ ы 
–бү тін сан.
Осы (14)-(18) формулаларғ а қ арағ анда ақ жарық тү сірілген мө лдір жұ қ а пластинканы бірдей бұ рыш арқ ылы бақ ылағ анда оның шағ ылғ ан жә не ө ткен жарық тардағ ы тү сі бірін-бірі толық тауыш тү стер, яғ ни бірімен-бірі қ осылғ анда ақ тү с беретін тү стер болады. Интерференциялану нә тижесінде ө ткінші жарық та шағ ылғ ан жарық та болады, сондай-ақ шағ ылғ ан жарық та жоқ тү сті сә улелер ө ткінші жарық та болады.
Интерферометрлер деп жұ мыс істеу принципі жарық тың интерференциясы қ ұ былысына негізделген оптикалық қ ұ ралдарды айтамыз. Интерферометрлердің бірнеше тү рі бар. Мысалы: Жамен, Майкельсон, Линник, Фабри-Перо интерферометрлері. Майкельсон интерферометрі ұ зындық тарды (дененің ұ зындығ ын, жарық толқ ындарының ұ зындығ ын) дә л ө лшеуде қ олданылады. Беттерді тегістеуді бақ ылау ү шін Линник интерферометрлері пайдаланылады.