Ჩარევის შაბლონებს. პირობები მაქსიმალური და მინიმალური

ჩარევა ნიმუშების - ეს არის ნათელი და მუქი ზოლებით, რომლებიც გამოწვეულია სხივები, რომლებიც ფაზაში ან გარეთ ფაზაში ერთმანეთს. სინათლის ტალღების და ასე ემატება, როდესაც მიმართა, თუ მათი ეტაპად ემთხვევა (ამ მიმართულებით იზრდება ან მცირდება), ან მათ გაუქმებას ერთმანეთს თუ ისინი antiphase. ამ მოვლენებზე ეწოდება კონსტრუქციული და დესტრუქციული ჩარევა, შესაბამისად. თუ მონოქრომატული სინათლის სხივი, ყველა ტალღების, რომლებიც იმავე სიგრძის, გადის ორი ვიწრო slits (ექსპერიმენტი first ჩატარდა 1801 წელს თომას Young, ინგლისური მეცნიერი, რომელიც, მადლობა მას და მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ სინათლის ტალღების ბუნება), ორი შედეგად სხივი შეიძლება მიმართული ბინის ეკრანზე, რომელიც ნაცვლად ორი გადახურვის ლაქების იქმნება ჩარევა fringes - ერთნაირად მონაცვლეობით ნიმუში ნათელი და ბნელი სფეროებში. ეს მოვლენა გამოიყენება, მაგალითად, ყველა ოპტიკური interferometers.

superposition

განმსაზღვრელი მახასიათებელი სუპერპოზიციას ტალღა, რომელიც აღწერს ქცევის ფარავდეს ტალღები. მისი პრინციპი მდგომარეობს იმაში, რომ როდესაც სივრცეში ფარავდეს ორი ტალღა, რის შედეგადაც დარღვევა უდრის ალგებრული თანხა ინდივიდუალური დარღვევები. ზოგჯერ დიდი perturbations ამ წესის დარღვევის. ეს მარტივი საქციელი იწვევს მთელი რიგი მოვლენები, რომლებიც მოუწოდა ჩარევის მოვლენები.

ფენომენი ჩარევის ახასიათებს ორი უკიდურესი. ორი ტალღების კონსტრუქციულად maxima ემთხვევა, და ისინი ეტაპი ერთმანეთს. შედეგი superposition განმტკიცებას არეულობა. ამპლიტუდა შედეგად შერეული ტალღის ტოლია თანხა ინდივიდუალური amplitudes. პირიქით, დესტრუქციული ჩარევა მაქსიმუმ ერთი ტალღა ემთხვევა მინიმალური მეორე - ისინი ოპოზიციაში. ამპლიტუდა კომბინირებული ტალღის ტოლია განსხვავება ამპლიტუდები მისი შემადგენელი ნაწილები. იმ შემთხვევაში, თუ ისინი თანაბარი, ეს არის სრული დესტრუქციული ჩარევა, და შეშფოთდა საერთო საშუალო არის ნულოვანი.

ახალგაზრდა ექსპერიმენტი

ჩარევა ნიმუში ორი წყაროდან ნათლად მიუთითებს თანდასწრებით გადახურვის ტალღები. თომას ახალგაზრდა ვარაუდობს, რომ მსუბუქი - ტალღა, რომელიც ემორჩილება პრინციპი superposition. მისი ცნობილი მიღწევა იყო ექსპერიმენტული დემონსტრირება კონსტრუქციული და დესტრუქციული ჩარევა სინათლის 1801 წელს თანამედროვე ვერსია Young ექსპერიმენტი ბუნებაში მხოლოდ იმით განსხვავდება, რომ იგი იყენებს თანმიმდევრული სინათლის წყაროები. Laser ერთნაირად ანათებს ორი პარალელური slits წელს გაუმჭვირვალე ზედაპირზე. სინათლის გავლით მათ, არ არის დისტანციური ეკრანზე. როდესაც სიგანე შორის slits მნიშვნელოვნად აღემატება ტალღის სიგრძე, წესების გეომეტრიული ოპტიკა დაფიქსირდა - ჩანს ეკრანზე ორი განათებული რეგიონებში. თუმცა, მიდგომა slits diffracted ნათელი და ტალღების ეკრანზე ფარავდეს ერთმანეთს. დიფრაქციული თავისთავად შედეგად სინათლის ტალღების ბუნება და კიდევ ერთი მაგალითია ეს ეფექტი.

ჩარევა ნიმუში

პრინციპი superposition განსაზღვრავს შედეგად ინტენსივობის განაწილების განათებულ ეკრანზე. ჩარევა ნიმუში ხდება, როდესაც გზაზე განსხვავება ზოლი ეკრანზე უდრის მთელი რიგი wavelengths (0, λ, 2λ, ...). ეს განსხვავება უზრუნველყოფს, რომ მაღალი მოდის ამავე დროს. დესტრუქციული ჩარევა ხდება, როდესაც გზაზე განსხვავება ტოლია მთელი რიგი wavelengths ოფსეტური მიერ ნახევარი (λ / 2, 3λ / 2, ...). Jung გამოყენებული გეომეტრიული არგუმენტები იმის ჩვენება, რომ superposition იწვევს მთელი რიგი თანაბრად განაწილებული ზოლები ან მაღალი ინტენსივობის ტერიტორიების შესაბამისი რეგიონებში კონსტრუქციული ჩარევა, გამოყოფილი ბნელ ადგილებში სრული დესტრუქციული.

ხვრელი ინტერვალი

მნიშვნელოვანი პარამეტრი გეომეტრია ორი slits არის თანაფარდობა სინათლის ტალღის სიგრძის λ და შორის მანძილი ხვრელების დ. თუ λ / რ გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე 1, შორის მანძილი ზოლები იქნება მცირე და გადახურვის მოვლენები არ აღინიშნება. გამოყენება მჭიდროდ Spaced slits, Jung შეძლო დაყოფის შუქი და ბნელ ადგილებში. ამდენად, იგი განისაზღვრება wavelengths ხილული ნათელი ფერები. მათი ძალიან მცირე მნიშვნელობა განმარტავს, თუ რატომ ეს ეფექტი აღინიშნება მხოლოდ გარკვეულ პირობებში. დაყოფის სფეროებში კონსტრუქციული და დესტრუქციული ჩარევა, შორის მანძილი წყარო სინათლის ტალღა უნდა იყოს ძალიან მცირე.

ტალღის სიგრძე

დაკვირვება ჩარევის ეფექტი იწვევს ორ სხვა მიზეზების გამო. ყველაზე სინათლის წყაროები ასხივებს უწყვეტი ტალღის სიგრძე სპექტრი, რის შედეგადაც ფორმირების მრავალი ჩარევის შაბლონებს ფარავდეს ერთმანეთს, თითოეული ინტერვალით შორის ზოლებით. ეს აგარიდებთ ყველაზე გამოხატული ეფექტი, როგორიცაა სფეროებში სრული სიბნელე.

coherency

რომ ჩარევა შეიძლებოდა დაფიქსირდა მეტი ხანგრძლივი დროის განმავლობაში, აუცილებელია გამოიყენოთ თანმიმდევრული სინათლის წყაროები. ეს ნიშნავს, რომ რადიაციული წყაროს შენარჩუნებას მუდმივი ფაზა ურთიერთობა. მაგალითად, ორი ჰარმონიული ტალღების იმავე სიხშირეზე ყოველთვის აქვს ფიქსირებული ფაზაში ურთიერთობისათვის ყოველი წერტილი სივრცეში - ან ფაზაში ან ფაზაში ოპოზიცია, ან რამდენიმე შუალედური სახელმწიფო. თუმცა, ყველაზე მეტად სინათლის წყაროები ასხივებს ჭეშმარიტი ჰარმონიული ტალღა. ამის ნაცვლად, ისინი ასხივებენ სინათლის, რომელშიც შემთხვევითი ფაზაში ცვლილება ხდება მილიონობით ჯერ წამში. ასეთი რადიაციული ეწოდება არათანმიმდევრულია.

იდეალური წყარო - ლაზერული

ჩარევა კვლავ დაფიქსირდა, როდესაც ფარავდეს ტალღების სივრცის ორი არათანმიმდევრულია წყაროები, მაგრამ ჩარევის შაბლონებს განსხვავდება შემთხვევით, ერთად შემთხვევითი ფაზაში გადასვლას. სინათლის სენსორები, მათ შორის, თვალები, ვერ რეგისტრაცია ცვალებად სურათის და მხოლოდ საშუალო ინტენსივობის დროს. ლაზერის სხივი თითქმის მონოქრომატული (მ. E. შედგება ერთი ტალღის სიგრძე) და highly-. ეს არის იდეალური სინათლის წყარო აკვირდებიან ჩარევის ეფექტი.

განსაზღვრა სიხშირე

მას შემდეგ, რაც Jung 1802 ზომის wavelengths ხილული სინათლის შეიძლება იყოს დაკავშირებული არასაკმარისად ზუსტი სინათლის სიჩქარით ხელმისაწვდომი დროს გამოვთვალოთ მისი სავარაუდო სიხშირე. მაგალითად, მწვანე შუქი უდრის დაახლოებით 6 × ¹⁴ ოქტომბერს Hz. ეს არის ბევრი ბრძანებებს მასშტაბები უფრო მეტია, ვიდრე სიხშირე მექანიკური ვიბრაცია. შედარებისთვის, ადამიანს შეუძლია მოისმინოს ხმის სიხშირეზე 2 × ¹⁰ აპრილი Hz. რა მერყეობს კურსით კვლავ საიდუმლო მომდევნო 60 წლის განმავლობაში.

ჩარევა თხელი ფირების

დაფიქსირდა ეფექტი არ შემოიფარგლება ორმაგი ზოლი გეომეტრია გამოიყენება თომას ახალგაზრდა. როდესაც არსებობს ასახვა და რეფრაქცია სხივები ორ ზედაპირზე გამოყოფილი მანძილი ჩამოუვარდება ტალღის სიგრძე, ჩარევა ხდება წვრილი ფილმები. როლი ფილმი შორის ზედაპირზე შეიძლება ითამაშოს ვაკუუმი, ჰაერი, თხევადი ან გამჭვირვალე მყარი სხეულის. ხილული სინათლის ჩარევის ეფექტი შეზღუდული ზომის რამდენიმე micrometers. ცნობილი მაგალითია ყველა ფილმი არის ბუშტი. მსუბუქი აისახება, არის superposition ორი ტალღა - ერთი აისახება წინა ზედაპირზე, და მეორე - უკან. მათ გადახურვა სივრცეში და დასძინა, რომ ერთმანეთს. სისქის საპნის ფილმი, ორი ტალღა შეიძლება ურთიერთქმედება კონსტრუქციული და დესტრუქციული. სრული გაანგარიშება ჩარევის ნიმუში მიუთითებს, რომ სინათლის ტალღის სიგრძე λ კონსტრუქციული ჩარევა შეინიშნება ფილმი სისქე λ / 4, 3λ / 4, 5λ / 4 და ა.შ., და დესტრუქციული - .. იმისათვის, λ / 2, λ, 3λ / 2, ...

ფორმულები გაანგარიშებისათვის

ჩარევა ფენომენი იყო ბევრი მიზნებისათვის, ამიტომ მნიშვნელოვანია, რომ გავიგოთ, ძირითადი განტოლება მასთან დაკავშირებული. შემდეგი კოორდინატებით საშუალებას გაანგარიშება სხვადასხვა ღირებულებების ჩარევა, მისი ორი ყველაზე გავრცელებული შემთხვევა.

საიდან სინათლის ზოლები ახალგაზრდა ექსპერიმენტი, .. ანუ საიტები კონსტრუქციული ჩარევა შეიძლება გამოითვლება გამოყენებით გამოხატვის: y _{არის ნათელი.} = (ΛL / რ) მ, სადაც λ - ტალღის სიგრძე; m = 1, 2, 3, ...; d - შორის მანძილი slits; L - მანძილი სამიზნე.

.. საიდან მუქი ზოლები, ანუ სფეროებში დესტრუქციული ურთიერთქმედების მოცემულია მიერ: y _{არის მუქი.} = (ΛL / d) (m + 1/2).

სხვა სახეობის ჩარევა - წვრილი ფილმები - ყოფნა კონსტრუქციული ან დესტრუქციული superposition განსაზღვრავს ფაზაში გადასვლას აისახება ტალღების, რომელიც დამოკიდებულია ფილმი სისქე და refractive ინდექსი იგი. პირველი განტოლება აღწერს არყოფნის შემთხვევაში ასეთი ცვლა, და მეორე - ცვლის ნახევარი ტალღის სიგრძე:

2nt = mλ;

2nt = (m + 1/2) λ.

აქ, λ - ტალღის სიგრძე; m = 1, 2, 3, ...; t - გზას გადიოდა ფილმი; n - ინდექსი გარდატეხის.

სადამკვირვებლო ბუნებაში

როდესაც მზე ანათებს bubble, შეგიძლიათ ნახოთ ნათელი ფერის ზოლებით, რადგან სხვადასხვა wavelengths ექვემდებარებიან დესტრუქციული ჩარევა და ამოღებულ ასახვა. დარჩენილი აისახება ნათელი როგორც ჩანს, როგორც დამატებითი ფერის მოცილება. მაგალითად, თუ შედეგად დესტრუქციული ჩარევა არ არსებობს წითელი კომპონენტი, ასახვა იქნება ლურჯი. თხელი ფილმი ნავთობის წყალი აწარმოებს მსგავსი ეფექტი. ბუნებაში, ბუმბულით ზოგიერთი ფრინველი, მათ შორის ფარშევანგის და hummingbirds და ჭურვები ზოგიერთი beetles, როგორც ჩანს, ნათელი, ხოლო იცვლება ფერი, როდესაც თქვენ შეცვალოს კუთხე. ოპტიკური ფიზიკა აქ არის ჩარევა სინათლის ტალღა აისახება წვრილი ფენიანი სტრუქტურების ან მასივები ამსახველი წნელები. ანალოგიურად მარგალიტი და ჭურვი ზამბახი, იმის გამო, რომ სუპერპოზიციას მოსაზრებები სხვადასხვა ფენებს მარგალიტი. ძვირფასი ქვები, როგორიცაა opal, გამოფენა ლამაზი ჩარევის შაბლონებს გამოწვეული გაბნევის სინათლის რეგულარული სტრუქტურების მიერ ჩამოყალიბებული მიკროსკოპული სფერული ნაწილაკები.

პროგრამა

არსებობს უამრავი ტექნოლოგიური განაცხადების სინათლის ჩარევის მოვლენები, ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ისინი ეფუძნება ფიზიკის კამერა ოპტიკა. ჩვეულებრივი ლინზები antireflection საფარი არის თხელი ფილმი. მისი სისქე და რეფრაქცია სხივები, ისე აირჩია წარმოების დესტრუქციული ჩარევა აისახება ხილული სინათლე. უფრო სპეციალიზებული საიზოლაციო შედგება მრავალი ფენა თხელი ფირების განკუთვნილი გავლით მხოლოდ რადიაციული ვიწრო სიგრძის სპექტრი და აქედან გამომდინარე, გამოიყენება როგორც ფილტრები. Multilayer საიზოლაციო ასევე გამოიყენება გაზრდის reflectivity სარკეები ასტრონომიული ტელესკოპები, ასევე ოპტიკური ლაზერული resonators. ინტერფერომეტრია- - ზუსტი საზომი მეთოდებით რეგისტრაცია მცირე ცვლილებები ნათესავი მანძილი - ეფუძნება დაკვირვება ძვრები ნათელი და მუქი ზოლები მიერ წარმოებული აისახება ნათელი. მაგალითად, საზომი, თუ როგორ ჩარევის ნიმუში ცვლის, ზღუდავს ცვალოთ მრუდის ზედაპირების ოპტიკური კომპონენტები ოპტიკური ტალღის სიგრძე სამფრთიანი.