Араласуына үлгілері. ең жоғары және ең төменгі шарттары

Араласуға үлгілері - бұл жарық немесе фазада немесе бір-бірімен кезеңін жүзеге болып табылатын сәулесінен туындаған қара жолақтар болып табылады. жаққанда олардың фазалары (арттыру немесе төмендету бағытында) сәйкес келеді, немесе олар противофазе егер олар бір-біріне бас тарту, егер жеңіл толқындар және ұқсас, қосылады. Бұл құбылыстар тиісінше, конструктивті және деструктивті интерференция деп аталады. монохроматического Жарық сәулесі, ұзындығы бірдей барлық толқындар, екі тар саңылау арқылы өтеді, онда (эксперимент бірінші, оған арқасында жарық деп толқыны табиғат қорытындыға келді Томас Young, ағылшын ғалымы, бойынша 1801 жылы өткізілді), нәтижесінде сәуленің екі жіберілуі мүмкін жарық және қараңғы жерлерде біркелкі айнымалы үлгісі - орнына екі жабатын дақтардың тегіс экранда кедергілер шашағы қалыптасады. Бұл құбылыс, мысалы, барлық оптикалық интерферометров жылы, пайдаланылады.

суперпозиции

бастырма толқындардың мінез-құлқын сипаттайды толқындар анықтау тән. Оның принципі баттасып екі толқын кеңістікте, нәтижесінде бұзылуы жекелеген бұзылулар алгебралық қосындысына тең табылатындығында. Кейде үлкен ұйытқулар осы ереже бұзылған. Бұл қарапайым мінез-құлық кедергілер құбылыстар деп аталады әсерлерін бірқатар әкеледі.

араласу құбылысы екі шектен сипатталады. екі толқын сындарлы Maxima сәйкес келеді, және олар бір-бірімен фазада болып табылады. Беттестіру нәтижесі бұзылуына нығайту болып табылады. нәтижесінде аралас толқын амплитудасы жеке амплитудасы сомасына тең болып табылады. Керісінше, бір толқынның максимум деструктивті кедергілер екінші минимум сәйкес келеді - олар оппозиция болып табылады. аралас толқын амплитудасы оның құрамдас бөліктерінің амплитудасы арасындағы айырмаға тең болып табылады. олар тең болған жағдайда, ол толық жойқын араласу болып табылады, және жалпы орта наразылық нөлге тең болады.

Янг эксперимент

екі көзінің кедергілер үлгісі анық шарасыз толқындардың бар екендігін білдіреді. Томас Жас бұл жарық ұсынды - суперпозиция принципін бағынатын толқынын. Оның атақты жетістік конструктивті және деструктивті тәжірибелік демонстрациялық болды жарық араласу 1801 жылы табиғатта Янг эксперимент заманауи нұсқасы, ол келісілген жарық көздерін пайдаланады, тек осы ерекшеленеді. Лазерлік біркелкі жабық бетінің екі параллель тілікті айнала жанады. олар арқылы өтетін Light, қашықтан экран бар. саңылаусыз арасындағы ені толқын ұзындығы қарағанда айтарлықтай жоғары болған кезде, геометриялық оптика ережелері байқалады - экранда екі жанып өңірлерге көрген. Алайда, саңылаусыз тәсіл жарық дифрагированных және экрандағы толқындар бір-біріне жүктейді. Дифракция жарық толқыны сипаттағы салдары өзі болып табылады, және осы әсердің тағы бір мысал.

кедергілер үлгісі

Беттестіру принципі жанып экранында нәтижесінде қарқындылығы бөлу анықтайды. экранға забой бастап жол айырмашылық толқын ұзындығының жалпы санының (0, λ, 2λ, ...) тең болғанда. кедергілер үлгісі орын Бұл айырмашылық максимум бір мезгілде келіп қамтамасыз етеді. Деструктивті интерференция жартысында өтелді толқын ұзындығының бүтін санына (λ / 2, 3λ / 2, ...) тең болған кезде жол айырмашылықты орын алады. Юнг суперпозиция біркелкі орналасқан жолақтар немесе деструктивті толық қараңғы жерлерде бөлінген сындарлы араласу өңірлерге тиісті жоғары қарқындылығы облыстардың, сериясы әкеледі деп көрсету үшін геометриялық дәлелдер пайдаланылады.

тесіктердің арасындағы қашықтық

екі сызаты бар маңызды параметр геометрия жарық толқын ұзындығы және К және Д тесіктердің арасындағы қашықтық қатынасы болып табылады. Л Л / D 1 әлдеқайда аз болса, жолақтар арасындағы қашықтық шағын және қабаттасатын әсерлер байқалған жоқ болады. жақын орналасқан бірнеше тесіктер пайдалану, Юнг жарық және қараңғы бағыттарын бөлуге мүмкіндік алды. Осылайша, ол көрінетін жарық түсті толқын анықталады. Осы әсерлер тек белгілі бір жағдайларда байқалады неге олардың өте аз мән түсіндіреді. конструктивті және деструктивті араласу бағыттарын бөлуге, жарық толқындар көзі арасындағы қашықтық өте аз болуы тиіс.

толқын ұзындығы

Кедергі әсерлерін бақылау екі басқа себептер бойынша күрделі болып табылады. Ең жарық көздері бір-біріне жүктейді бірнеше кедергілер модельдері, жолақтар арасындағы интервал әрбір қалыптастыру, нәтижесінде үздіксіз толқын ұзындығы спектрін бөліп шығарады. Бұл, мысалы, толық қараңғыда аудандарда ретінде ең оқылады әсерлерді жояды.

когеренттілік

Кедергі ол келісілген жарық көздерін пайдалану қажет, ұзақ уақыт кезеңі ішінде байқауға болады. Бұл сәуле көздері тұрақты фаза қарым-қатынаста болуы керек дегенді білдіреді. Мысалы, бірдей жиілікте екі гармоникалық толқындар әрдайым кеңістікте әрбір нүктесіне тіркелген фазалы қарым-қатынаста болу - фаза немесе фазалық оппозиция, немесе кейбір аралық күйде, не. Алайда, жарық көздерінің ең шынайы гармоникалық толқынын шығаратын. Оның орнына, олар кездейсоқ өзгерістер фаза секундына рет миллиондаған орын алған жарық, шығаратын. Мұндай сәуле бессвязно деп аталады.

Идеал көзі - лазерлік

Араласуына әлі екі некогерентной көздерінің кеңістікте баттасып толқындар байқалады, бірақ кедергілер үлгілері бірге кездейсоқ фазалық ығысуы бар, кездейсоқ өзгереді. Жарық датчиктер, көз, оның ішінде тез өзгеретін кескінді, және уақыт тек орташа қарқындылығы тіркеуге алмайды. Лазер сәулесі дерлік монохроматическим (м. Е. бір толқын ұзындығы тұрады) және жоғары болып табылады. Бұл кедергілер әсерлерін бақылау үшін тамаша жарық көзі болып табылады.

жиілігін анықтау

көрінетін жарық шара толқын ұзындығының Jung 1802 кейін оның шамамен жиілігін есептеу уақытта қол жетімді жарық жеткіліксіз дәл жылдамдығы жатқызуға болады. Мысалы, жасыл жарық шамамен 6 × ¹⁴ қазан Гц тең. Бұл жиілігі қарағанда кең көлемді көптеген тапсырыстар болып механикалық тербеліс. Салыстыру үшін, адам 2 × ¹⁰ сәуір Гц жиіліктегі дыбысты естуге болады. Қандай дәл мөлшерінде өзгеріп отырады әлі алдағы 60 жыл бойы құпия қалды.

жұқа пленка араласуға

салдары байқалған Томас Young пайдаланылатын қос саңылаулы геометрия олармен шектелмейді. толқын ұзындығы салыстыруға қашықтықта екі беттерден сәулесінен көрінісі және сыну болған кезде, кедергілер жұқа пленка кездеседі. беттердің арасында фильм рөлі вакуумдық, ауаны, сұйықтық немесе кез келген мөлдір қатты денені атқаруы мүмкін. Жылы көрінетін жарық интерференция әсерлері бірнеше мкм мөлшерін шектелген. барлық фильм белгілі мысал көпіршік болып табылады. Бір алдыңғы бетінен шағылысқан, және екіншісі - - артқы жағында Light оған шағылысқан, екі толқындар болып табылады. Олар кеңістікте жабатын және бір-біріне қосылады. сабын фильм қалыңдығына байланысты, екі толқындар сындарлы немесе деструктивті әрекеттесе алады. .. / 2 Л, λ, 3λ / - кедергілер үлгі толық есептеу толқын ұзындығы λ сындарлы араласу жарық және т.б. сұрақтар X / 4 фильм қалыңдығы, 3λ / 4, 5λ / 4, байқалды, және деструктивті екенін көрсетеді 2, ...

есептеу үшін Формулалар

Кедергі құбылыс көптеген пайдалану болды, сондықтан ол соларға қатысты негізгі теңдеуін түсіну маңызды. мынадай теңдеулер оның екі ең көп таралған жағдайларды, араласу байланысты түрлі құндылықтарды есептеу мүмкіндік береді.

Орналасқан жері жарық жолақтар Янг эксперимент, .. сындарлы араласу Яғни сайттар өрнекті пайдаланып есептеуге болады: у _{жеңіл болып табылады.} = (ΛL / D) м, λ - толқын ұзындығы; м = 1, 2, 3, ...; D - саңылаусыз арасындағы қашықтық; L - мақсатты қашықтық.

.. орны қара жолақтар, деструктивті өзара іс-қимыл бағыттары бойынша беріледі, яғни: Y _{қараңғы.} = (ΛL / D) (м + 1/2).

жұқа пленка - - басқа да түрлері араласу үшін сындарлы немесе деструктивті Беттестіру болуы пленка қалыңдығы және оның сыну көрсеткішінің байланысты көрініс толқындардың фазалық ығысу, анықтайды. Бірінші теңдеу осындай ауысымда болмаған жағдайда, ал екінші сипаттайды - жарты толқын ұзындығы ауысым:

2nt = mλ;

2nt = (М + 1/2) λ.

Мұнда, λ - толқын ұзындығы; м = 1, 2, 3, ...; T - фильмінде жолды өту; N - сыну индексі.

табиғатта Бақылау

күн көпіршік нұрын шашты кезде әр түрлі толқын ұзындығы деструктивті араласу жататын және рефлексия жойылады, өйткені, сіз, жарқын түсті жолақтар көре аласыз. Қалған көрініс жарық толықтырушы түсті жою ретінде пайда болады. деструктивті араласу нәтижесінде болмаған қызыл құрамдас бөлігі болып табылады, өйткені Мысалы, егер, көрініс көк болады. суға май жұқа пленка ұқсас әсер өндіреді. Егер сіз көру бұрышын өзгерткен кезде түсін өзгертіп, ал табиғатта, Павлина мен Колибри, соның ішінде кейбір құстардың, және кейбір қоңыздардың қабықшалар қауырсындар, ағарған пайда болады. мұнда оптикалық физика жарық толқындардың интерференция өзектер көрсететін жұқа қабатты құрылымдар немесе торларда шағылысқан табылады. Сол сияқты жемчуг және Shell інжу бірнеше қабаттардан ойлар суперпозиция байланысты ирис, болып табылады. Мұндай опал ретінде қымбат бағалы тастар, микроскопиялық сфералық бөлшектер құрылған тұрақты құрылымдар жарық шашырау туындаған әдемі кедергілер үлгілерін көрсетеді.

қолдану

күнделікті өмірде жеңіл кедергілер құбылыстардың көптеген технологиялық өтініштер бар. Олар физика камера оптика негізделген. Қалыпты линзалар жабыны жұқа фильм антишағылу. сәулелерінің Оның қалыңдығы және сыну сондықтан көрініс көрінетін жарық жойқын кедергілер өндіруге таңдалады. тар толқын ұзындығы ауқымында ғана сәуле өтетін және, демек, арналған жұқа фильмдер бірнеше қабатынан тұратын Толығырақ мамандандырылған жабындар сүзгілер ретінде пайдаланылады. Көпқабатты жабындар, сондай-ақ астрономиялық телескоп айна отражательную, сондай-ақ оптикалық лазерлік резонанстар арттыру үшін пайдаланылады. Интерферометрия - салыстырмалы қашықтықта шағын өзгерістер тіркеу үшін пайдаланылатын дәл өлшеу әдістері - көрініс жарық өндірілген жарық және қараңғы жолақтар ауысым байқау негізінде жүзеге асырылады. Мысалы, кедергілер үлгісі өзгереді қалай өлшеу, оптикалық толқын ұзындығы күлтесі оптикалық компоненттердің беттерді, қисықтық орнатуға мүмкіндік береді.