Girişim desenleri. maksimum ve minimum Koşulları

Karışım modelleri - birbirleri ile faz içinde veya faz dışı olan ışınlarının neden olduğu açık ya da koyu çizgileri olan. uygulandığında evreleri (artan ya da azalan yönünde) birbirine uyarsa ışık dalgaları ve benzerleri gibi, ilave edilir, ya da karşı-fazda olduğunda birbirlerine iptal. Bu fenomenler sırasıyla yapıcı ve yıkıcı girişim denir. tek renkli ışık demeti halinde, aynı uzunluğa sahip tüm dalgalar, iki dar yarıktan, ortaya çıkan ışının iki yönlendirilebilir (deney ilk onun sayesinde ışığın dalga doğası olduğu sonucuna vardı, Thomas Young, İngiliz bilim adamı tarafından 1801 yılında yapılmıştır) geçer Bunun yerine, iki üst üste binen noktalar girişim saçakları oluşturulduğu bir düz ekranda - eşit açık ve koyu alanlar paternini değişen. Bu olgu, tüm optik interferometreler, örneğin, kullanılır.

üstüne koyma

üst üste dalgaların davranışını tarif dalgalarının üst üste belirleyici özelliği. Bu ilke, üst üste iki dalganın uzayda, elde edilen rahatsızlık bireysel bozuklukları cebirsel toplamına eşit olduğu gerçeğinde yatar. Bazen büyük tedirginlikler de bu kural ihlal edilmiştir. Bu basit davranış girişim fenomeni denir etkileri bir dizi yol açar.

girişim olgusu iki uç ile karakterize edilmektedir. İki dalga yapıcı maksimum denk ve bunlar birbirleri ile faz içindedir. üst üste sonucu rahatsızlık güçlendirilmesidir. Sonuçta elde edilen karışık dalganın genliği genlikleri eşittir. Bunun tersine, tek bir dalga bir maksimum yıkıcı girişim ikinci minimum denk - bunlar karşı bulunmaktadır. Birleştirilen dalganın genliği bileşen parçalarının büyüklükleri arasındaki farka eşittir. eşit olduğu durumda, bu tam bozulum sağlayan müdahale olan ve toplam ortam pertürbasyon sıfırdır.

Young deneyi

iki kaynak girişim deseni açık üst üste binen dalgaların varlığını gösterir. Thomas Young ışık önerdi - süperpozisyon prensibi itaat dalgası. Onun meşhur başarı yapıcı ve yıkıcı deneysel gösteri oldu ışığın girişim doğada Young deneyinin çağdaş versiyonu sadece tutarlı ışık kaynakları kullanır bakımından farklıdır 1801'de. Lazer homojen mat yüzeyin iki paralel yarık yanar. Bunlardan geçen ışık, uzak bir ekran var. yarıklar arasındaki genişlik dalga boyu önemli ölçüde daha yüksek olduğunda, geometrik optik kuralları gözlemlenen - Ekran iki ışıklı bölgelerde görülen. Bununla birlikte, yarıkların yaklaşım ışık kırılması sergiledi ve ekrandaki dalgalar birbirlerine üzerine biner. Kırınım ışığın dalga doğanın bir sonucudur, ve bu etkinin daha başka bir örneğidir.

girişim deseni

süperpozisyon prensibi ışıklı ekranda elde edilen yoğunluk dağılımını belirler. ekrana yarıktan yol farkı dalga boyunda (0, λ, 2R, ...) arasında bir tam sayıya eşit olduğu zaman girişim deseni meydana gelir. Bu fark yüksekler aynı anda kalmasını sağlar. Yıkıcı girişim oluştuğunda yarı yarıya ofset dalgaboylarının bir tam sayıya eşit yol farkı (λ / 2, 3λ / 2, ...). Jung, üst üste yıkıcı tam koyu alanlar ile ayrılmış yapıcı girişim bölgeleri, karşılık gelen eşit aralıklı bantlar ya da yüksek yoğunluklu alanların bir dizi yol göstermek için geometrik argümanlar kullanılır.

Delik aralığı

iki yarığı olan önemli bir parametre, geometri ışık dalga boyuna X ve su oranı, d delikler arasındaki mesafedir. λ / d'nin 1 'den daha az ise, bantlar arasındaki mesafe küçük olacak ve üst üste binen etkiler gözlenmez. yakın aralıklı yarıklar kullanan Jung açık ve koyu alanlar bölmek başardı. Böylece, o görülebilir ışık renklerinin dalga boylarını tespit edilmiştir. bu etkiler sadece belirli koşullar altında gözlenir neden Onların son derece küçük değer açıklıyor. yapıcı ve yıkıcı girişiminin alanlarını bölmek için, ışık dalgaları kaynağı arasındaki mesafe çok küçük olması gerekir.

dalga boyu

girişim etkilerinden gözlenmesi iki başka nedenlerle zordur. Işık kaynaklarının şeritler arasında bir aralık ile, her biri birbirinden üst üste çok sayıda girişim şablonun oluşması ile sonuçlanan, sürekli bir dalga boyu spektrumu üretir. Bu tür tam karanlık alanlar olarak en belirgin etkileri, ortadan kaldırır.

tutarlık

Bu girişim, uzun bir süre boyunca gözlenebilir, tutarlı ışık kaynakları kullanmak gereklidir. Bu radyasyon kaynakları sürekli bir faz ilişkisini korumak zorunda olduğu anlamına gelir. Örneğin, aynı frekansın iki harmonik dalgaları her zaman alan içinde her bir nokta için sabit bir faz ilişkisi olan - fazda veya faz karşıtlığında, ya da ara bir durumda ya da. Ancak, ışık kaynaklarının en doğru harmonik dalga yayar. Bunun yerine, rastgele faz değişimi saniyede milyonlarca kez meydana geldiği ışık vermesi. Bu tür radyasyon tutarsız olarak adlandırılır.

İdeal kaynak - lazer

İki uyumsuz kaynakların alan dalgalar üst üste zaman girişim daha görülmektedir, ancak girişim desenleri rastgele faz kayması ile birlikte, rastgele değişir. Işık sensörleri, gözler dahil, hızla değişen görüntü kayıt olamaz ve sadece zaman ortalama yoğunluğu. Lazer ışını, neredeyse tek renkli (m., E., tek bir dalga boyu oluşur) ve bir özen göstermektedir. Bu girişim etkilerini gözlemlemek için ideal bir ışık kaynağıdır.

frekans tayini

Jung 1802 sonra, görünür ışığın dalga boyunda ölçüsü onun yaklaşık frekansı hesaplamak için zaman mevcut ışık yeterince kesin olmayan bir hız ile korele edilebilir. Örneğin, yeşil ışık, yaklaşık 6 x ¹⁴ Ekim Hz eşittir. Bu frekansta daha büyük birçok büyüklük sırası olan mekanik titreşimlerin. Karşılaştırma için, bir kişi, 2 x Nisan ¹⁰ Hz'e kadar olan frekanslara sahip ses duyabilir. Tam olarak ne oranda değişir hala önümüzdeki 60 yıl boyunca bir sır olarak kaldı.

İnce filmlerde Girişim

gözlenen etkilerin Thomas Young tarafından kullanılan çift yarık geometrisine sınırlı değildir. dalga boyu ile karşılaştırılabilir bir mesafe ile ayrılan iki yüzeyden gelen ışınların yansıması ve kırılması olduğunda, parazit ince filmler meydana gelir. yüzeyler arasındaki filmin rolü, bir vakum, hava, sıvı ya da herhangi bir şeffaf katı gövde oynayabilir. görünür ışık olarak girişim etkisi birkaç mikrometrelik boyutları ile sınırlıdır. Tüm film için bilinen bir örnek bir balon. bir ön yüzeyinden yansıtılır ve ikinci bir - - arkasında hafif ondan, iki dalganın üst üste bir yansıyan. Bu alanda üst üste gelir ve her bir diğer ilave edildi. Sabun filmin kalınlığına bağlı olarak, iki dalga ya da yapıcı etkileşebilir. girişim deseni tam bir hesaplama yapıcı girişim A / 4 arasında kalınlıkta bir film için gözlenir λ bir dalga, 3λ / 4 ile ışık, 5λ / 4, vb, ve yıkıcı için belirtir - .. N- için / 2, λ, 3λ / 2, ...

hesaplanması için formüller

girişim fenomeni çok kullanır, bu yüzden bununla ilgili temel denklemi anlamak önemlidir. Aşağıdaki denklemler onun en yaygın iki durum için, girişim ile ilişkili çeşitli değerlerin hesaplama izin verir.

Konum ışık şeritleri Young deneyinde, .. yapıcı girişim ile Yani siteleri ifade kullanılarak hesaplanabilir: y _ışıktır. = (ΛL / gün) m burada λ - dalga boyu; m = 1, 2, 3, ...; d - yarıklar arasındaki mesafe; L - mesafesi hedef.

yıkıcı etkileşim alanları ile verilir, yani .. yer koyu çizgiler, y _{karanlıktır.} = (ΛL / d) (m + 1/2).

ince filmler - - diğer türler girişim için yapıcı veya yıkıcı örtüşme varlığı film kalınlığına ve bunun kırılma indeksi bağlıdır yansıyan dalgaların faz kaymasını belirler. Birinci denklem böyle bir değişiklik olmaması durumunda, ikinci tarif - yarım dalga boyunun bir kayma:

2nt = mλ;

2nt = (m + 1/2) λ.

Burada, λ - dalga boyu; m = 1, 2, 3, ...; t - filmde geçtiği yolu; n - kırılma indeksi.

Doğada Gözlem

Güneş balonu parlar zaman farklı dalga boyları yıkıcı müdahaleye maruz ve yansıma kaldırılır beri, sen parlak renkli şeritler görebilirsiniz. Kalan yansıyan ışık bir tamamlayıcı renk giderme gibi görünür. yıkıcı girişiminin bir sonucu olmadığı kırmızı bileşen olarak, örneğin, yansıtma mavi olur. su petrol ince film benzeri bir etki üretir. Doğada, tavus kuşu ve Theater ve bazı böcekleri kabukları dahil olmak üzere bazı kuşların tüyleri sen görüş açısını değiştirirken rengini değiştirirken, daha parlak görünür. Burada optik fizik çubuklar olarak yansıtma yapan ince tabakalı yapılar veya diziler yansıyan ışık dalgalarının etkilemektir. Benzer şekilde inci ve kabuk bağlı inci çok katmanlı yansımalar süperpozisyon iris vardır. opal gibi değerli taşlar, mikroskopik küresel parçacıkların oluşturduğu düzenli yapılar ışık saçılma neden sergi güzel çatışma modelleri.

uygulama

günlük yaşamda ışık girişim fenomenlerin birçok teknolojik uygulama vardır. Onlar fizik kamera optiği dayanmaktadır. Normal lensler yansıma önleyici örtü ince bir filmdir. Kalınlığı ve ışınları kırılması çok yansıyan görünür ışık bozucu üretilmesi için seçilir. dolayısıyla dar bir dalga boyu aralığı içinde yalnızca radyasyon geçirilmesi için tasarlanmıştır ve ince filmlerin birden fazla katmandan oluşan Daha özel kaplamalar filtreler olarak kullanılır. Çok tabakalı kaplamalar da astronomik teleskopların ayna yansıtma, aynı zamanda optik lazer rezonatörleri artırmak için kullanılır. İnterferometri - göreceli mesafe küçük değişiklikler kayıt için kullanılan doğru ölçüm yöntemleri - ışık kaymalar ve yansıyan ışık tarafından üretilen koyu bantların gözlemine dayanır. Örneğin, girişim deseni nasıl değiştiği bir ölçüm, bir optik dalga boyu loblarda optik bileşenlerin yüzeylerinin eğrilik ayarlamak için olanak sağlar.