|
O`zbekiston Respublikasi
Oliy va O`rta Maxsus Ta`lim Vazirligi
Zahiriddin Muhammad Bobur nomidagi
Andijon Davlat Universiteti
Fizika-matematika fakulteti
Fizika yo`nalishi
2-bosqich F1 guruh talabasi
Ergasheva Diyorabonuning
Optika fanidan tayyorlagan
Mustaqil ishi
Mavzu:Interferensin yorug’lik jarayonlari
Reja:
1.Nyuton halqalari
2.Turg’un yorug’lik tolqinlari.Viner tajribasi
3Ko’p nurli interferensiya
4.Interferensiyaning qo’llanishi,tadbiqlari
5.Ikki nurli inerferometrlar
6.Ko’p nurli interferometrlar
Nyuton halqalari
Nyuton halqalari sirtlarning egrilik radiuslarini o'lchash, yorug'lik to'lqin uzunliklarini va sinishi ko'rsatkichlarini o'lchash uchun ishlatiladi. Ba'zi hollarda (masalan, plyonkalardagi tasvirlarni skanerlashda yoki salbiydan optik chop etishda) Nyutonning halqalari nomaqbul hodisadir. ikkita sferikning aloqa nuqtasi atrofida konsentrik ravishda joylashgan halqalar ko'rinishidagi teng qalinlikdagi interferentsiya chekkalari. yuzalar yoki tekisliklar va sharlar. Birinchi marta 1675 yilda tasvirlangan. Nyuton. Yorug'likning aralashuvi aloqa yuzalarini ajratib turadigan nozik bo'shliqda (odatda havo) sodir bo'ladi; bu bo'shliq yupqa plyonka rolini o'ynaydi.
Nyuton halqalari yorug'lik linza va plastinkadan o'tganda bir oz egilgan qavariq linza va tekislik-parallel plastinkaning teginish nuqtasi atrofida paydo bo'ladigan halqa shaklidagi interferentsiya maksimal va minimaldir. yorug'lik halqalaridan biriga tegishli. Nyuton yorug'likning korpuskulyar nazariyasiga amal qilganligi sababli, u tushuntirib bera olmadi Interferensiya hodisasi va xususan, u kuzatgan halqalarning shakllanishi. Uning interferensiya va difraksiyani o‘ziga xos asosda tushuntirishga harakat qiladi yorug'lik tanachalari orasidagi
o'zaro ta'sir bo'lakli va aksincha edi gipotezaning tabiati. Yuqorida keltirilgan tushuntirishni Tomas Young taklif qildi. Gyuygensning yorug'likning to'lqin nazariyasining asosi. Biroq, yigirmanchi asrning tan olinishi korpuskulyar-toʻlqinli dualizm yorugʻlikning ikkala nazariyasini uygʻunlashtirdi. Hozirgi kunda to'g'ridan-to'g'ri bevosita foydalanadi Texnologiyada Nyuton halqalari mavjud. Biroq, bog'liq bir xil qalinlikdagi chiziqlar,ga murojaat qilganda shakllanadi qayta ishlangan (silliq) mos yozuvlar tekisligi yuzasi yuzalar, bor uchun eng keng dastur tekislikni nazorat qilish optik qismlar qachon ular sanoat ishlabchiqarish. Halqalar ko'rinishidagi interferentsiya naqsh biri tekis, ikkinchisi nisbatan katta egrilik radiusiga ega bo'lgan va birinchi (masalan, shisha plastinka va tekislik) bilan aloqa qilganda, yorug'lik ikkita sirtdan aks etganda paydo bo'ladi. -qavariq linzalar). Agar monoxromatik yorug'lik dastasi bunday tizimga tekis sirtga perpendikulyar yo'nalishda tushsa, u holda ko'rsatilgan sirtlarning har biridan aks ettirilgan yorug'lik to'lqinlari bir-birixalaqit beradi.
Shu tarzda hosil bo'lgan interferentsiya sxemasi sirtlarning aloqa nuqtasida va uning atrofidagi o'zgaruvchan yorug'lik va qorong'u konsentrik halqalarda kuzatiladigan qorong'u doiradan iborat .Nyuton davrida yorug'likning tabiati haqida ma'lumot yo'qligi sababli, halqalarning paydo bo'lish mexanizmini to'liq tushuntirish juda qiyin edi. Nyuton halqalarning kattaligi va linzalarning egriligi o'rtasidagi munosabatni o'rnatdi; u kuzatilgan ta'sir yorug'likning davriyligi xususiyati bilan bog'liqligini tushundi, lekin keyinchalik Tomas Yang halqalarning paydo bo'lish sabablarini qoniqarli tushuntirishga muvaffaq bo'ldi. Keling, uning mulohazalarini kuzatib boraylik. Ular yorug'lik to'lqinlar degan taxminga asoslanadi. Keling, monoxromatik to'lqin tekis-qavariq linzaga deyarli perpendikulyar ravishda tushishini ko'rib chiqaylik.
Nyuton halqalarining aks ettirilgan (chapda) va uzatilgan nurda (o'ngda) shakllanishi. 1-to'lqin shisha-havo interfeysida linzalarning qavariq yuzasidan, 2-to'lqin esa havo-shisha interfeysidagi plastinkadan aks etish natijasida paydo bo'ladi. Bu to'lqinlar kogerent, ya'ni bir xil to'lqin uzunligiga ega va ularning fazalar farqi doimiydir. Fazalar farqi 2-to'lqin 1-to'lqinga qaraganda uzoqroq masofani bosib o'tganligi sababli yuzaga keladi. Agar ikkinchi to'lqin to'lqin uzunligining butun soni bilan birinchisidan orqada qolsa, to'lqinlar qo'shilsa, to'lqinlar bir-birini kuchaytiradi. Nyuton halqalari ponasimon pardada kuzatilgan yorug’lik interferensiyasiga yaqqol misol bo’la oladi.Nyuton halqqalarini kuzatish uchun quyidagi optic sistemadan foydalaniladi.R egrilik radiusi yetarlicha katta(R=1-10m) bo’lgan n1 sindirish ko’rsatkichli yassi-qavariq sirti bilan joylashtiramiz.
Agar biror yorug’lik manbayidan parallel nurlar linzaning yassi sirtiga perpendikulyar tushirilsa,linza va shisha plastinka orasidagi havo qatlamidan qaytan va o’tgan nurlar o’zaro kogerent bo’lib,bir-biri bilan interferensiyalanadi.Yorug’lik tik tushgani tufayli qaytgan yorug’likda linza bilan plastinkaning bir-biriga tegib turgan joyida qora dog’ va bu dog’ atrofida konsentrik yorug’ va xira halqalar kuzatiladi.Bu halqalarni Nyuton halqalari deb ataladi. Nyuton halqalari yorug’lik linza-shisha plastinka sistemasidan o’tganda ham kuzatilai,lekin bunda yorug’ va xira halqalarning joylashish tartibi o’rin almashadi.Bunga asosiy sabab yorug’lik optic zichligi katta muhitdan qaytganda fazasi π ga o’zgaradi, ya’ni qo’shimcha λ/2 ga teng yo’l ayrimasi hosil bo’ladi. Shunday qilib ,b qalinlikdagi havo qatlamiga yorug’lik tik tushganda nur ikki nurga ajraladi, ulardan biri linzaning sferik sirtidan qaytgan nur bo’lsa ikkinchisi b qatlamdan o’tib shisha plastinka sirtidan qaytgan nur bo’ladi.Demak,ikkinchi nur havoning b qatlamini ikki marta bosib o’tadi.O’tgan yorug’lik yorug’ halqaning radiusidan,xira halqaning radiusidan aniqlanadi,chunki o’tgan yorug’likda yorug’ va xira halqalarning joylashish tartibi qaytgan yorug’likdagiga nisbatan o’rin almashadi. Yorug’lik interferinsiyasini hosil qilish qilish uchun nurlar kogarent bo’lishi kerak.
Turg’un yorug’lik tolqinlari.Viner tajribasi
To'lqin deganda tebranishlarining muhitda (bunga vakuum ham kiradi) tarqalish jarayoni tushuniladi. Yorug’lik to'lqinining tarqalish yo'nalishi nur deb ixtiyoriy vaqtda tebranishlar yetib kelgan muhit zarralarining geometrik o'rinlari to'lqin fronti deb ataladi. To'lqin frontini tebranish sodir bo'layotgan fazoning qismi va tebranish hali boshlanmagan qismini ajratib turuvchi chegaraviy sirt tarzida tasavvur qilish mumkin. To'lqin frontining shakli muhit xossalari, tebranish manbaining shakli va o'lchamlariga bog’liq. Bir jinsli va izotrop muhitda joylashgan nuqtaviy tebranish manbaidan tarqalayotgan to'lqinlarning fronti sferik shaklda bo'ladi. Bunday to'lqinlar sferik to'lqinlar deyiladi. Agar tebranish manbai tekislik shakliga ega bo'lsa, manbaga yaqin soxalardagi to'lqinlar yassi to'lqinlar deb ataladi. Tebranish nurga perpendikulyar bo'lsa, bunday to'lqinlar ko'ndalang to'lqinlar deyiladi. Yorug’lik to'lqini ham ko'ndalang to'lqindir. Muhitning 0 nuqtasiga joylashgan manba t = 0 dan boshlab x =Acoswt garmonik tebranma harakat qilayotgan bo'lsin, bu yerda A, w - mos ravishda tebranish amplitudasi va chastotasi. Amplituda deb muvozanat vaziyatidan eng katta chetga chiqish kattaligi tushuniladi. 0 nuqtadan x masofa uzoqlikdagi zarraning ixtiyoriy t vaqtdagi siljishi. To'lqin uzunligi deb bir xil fazada tebranayotgan 2 ta eng yaqin nuqtalar orasidagi masofaga aytiladi.
l = uТ ekanligidan
Mazkur tenglamadagi 2p/l ni odatda, k harfi bilan belgilanadi va to'lqin soni deb ataladi. U 2p metr uzunlikdagi kesmada joylashadigan to'lqin uzunliklarining sonini ifodalaydi. Yuqoridagi ifoda
x = Аcоs(wt - kx)
ko'rinishga keladi. Bu tenglama to'lqin fronti yassi tekislikdan iborat bo'lgan to'lqin uchun o'rinlidir.
Agar muhitda tarqalayotgan to'lqin sferik bo'lsa, tebranish amplitudalari tebranish manbaidan uzoqlikka teskari proporsional ravishda kamayib boradi:
To'lqin tarqalish tezligi u nima ekanligini oydinlashtiraylik. Yassi to'lqin biror t vaqtda tebranish manbaidan x masofa uzoqlikka yetib kelsin. Mazkur vaqtdagi to'lqin fronti yassi tekislikdan iborat bo'lib, bu tekislikning barcha nuqtalari bir xil fazada tebranadi. Shu sababli to'lqin frontini bir xil fazalar tekisligi deyish ham mumkin. Fazalar bir xil degani demakdir w = соnst ligidan. Buni differensiallab olamiz. Demak, to'lqinning tarqalish tezligi fazaning ko'chish tezligini anglatadi. Shuning uchun uni fazaviy tezlik deyiladi. Turli chastotali to'lqinlar yig’indisini to'lqinlar guruhi yoki to'lqin "paket" deb ataladi. "Paket"ning tezligi uning tarkibidagi to'lqinlarining birortasining tezligiga mos kelmaydi bunday hollarda to'lqinlar guruhi maksimumining ko'chish tezligi tushunchasidan foydalaniladi va uni guruhiy tezlik deb ataladi. To'lqin uzunliklari l dan l + dl gacha bo'lgan to'lqin "paket" ning guruhiy tezlig bilan aniqlanadi.
To'lqinning muhitda tarqalish jarayonida energiyaning tarqalishi ham sodir bo'ladi. Elementar DV hajmdagi to'lqin energiya kinetik va potensial energiyalar yig’indisidan iboratdir
Bu ifodaning DV hajmga nisbati - muhitning birlik hajmida mujassamlashgan energiyadir. U energiya zichligi deb ataladi.
.Ko’p nurli interferensiya
Yorugʻlik interferensiyasi - ikkita yoki bir nechta yorugʻlik toʻlqinlarining qoʻshilishi natijasida yorugʻlik nurlanishi energiyasining fazoda qayta taqsimlanishi (qarang Interferensiya); toʻlqin interferensiyasining xususiy holi. Yo. i. ekran yoki b. sirtda yorugʻ yoki qorongʻi yoʻllar yoki dogʻlar (monoxromatik yorugʻlik uchun) yoxud rangdor qismlar (oq yorugʻlik uchun) yonmayon joylashgan holda koʻrinadi. Yo. i. 17-asrdaI. Nyuton tomonidan tadqiq qilingan boʻlsada, uning korpuskulyar nazariyasi ushbu xrdisani tushuntira olmadi. Uni 19-asr boshida T. Yung va O. Frene.tar toʻlqin hodisa sifatida nazariy talqin qilib berdilar. Doimiy faza farqi sharoitida, yaʼni kogerent yorugʻlik dastalarining qoʻshilishi natijasida vujudga keluvchi, fazoda kuchaygan va susaygan intensivliklarning muntazam almashinuvidan iborat boʻlgan Yo. i. eng kengtarqalgan — statsionar interfere n siya dir. Yo. i. turlari asosan yorugʻlikning kogerent dastalarini hosil qilish usullari bilan bogʻliq. Yorugʻlikning kogerent dastalarini hosil qilishning ikki usuli: toʻlqin frontini boʻlish usuli va amplitudani boʻlish usulidan keng foydalaniladi. Toʻlqin frontini amplitudaviy boʻlish tuzilmalarida birlamchi manbaning nurlanishi optik muxitlarning yarim shaffof boʻlinish chegaralari bilan boʻlinadi. Masalan, sovun pufaklari, suvdagi yogʻ pardalarida shunday tur Yo. i. vujudga keladi. Bu hollarnin barchasida ikkita sirtdan qaytgan yorugʻliklarning interferensiyasi xreil boʻladi. Amplitudani boʻlish usuli interferometrlarda keng qoʻllanilib, unda toʻlqin maydonlari maxsus yarim shaffof koʻzgular vositasida boʻlinadi. Yuqoridagi ikki nurli interferensiyadan tashqari, koʻp nurli Yo. i.lar ham mavjud. Fabri — Pero interferometri koʻp karrali qaytuvchi nurlarda ishlasa, difraksiya panjaralari va Maykelson eshelonlari koʻp elementli davriy tuzilmalarga asoslangan. Yo. i.dan yorugʻlikning spektral tahlilida, masofalar, burchaklar va tezliklarni aniq oʻlchash hamda refraktometriyada keng qoʻllaniladi. Yo. i. golografiya asosini tashkil qiladi. Interferometr — elektromagnit yoki akustik toʻlqinlar interferensiyasi hodisasiga asoslangan oʻlchash asbobi. I.ning ishi bitta nurning fazoda ikki (yoki koʻp) kogerent nurga parchalab, turli yoʻnalishda interferensiya koʻrinishlarini hosil qilishidan iborat. Optik I. keng tarqalgan. Bunga Maykelson I. misol boʻladi nurlar koʻzgulardan kaytib toʻplanib obyektiv O ning fokal tekisligida interferensiyalanadi. Nurlar dastalarining yoʻlini baravarlash uchun nur 2 yoʻliga plastina oʻrnatiladi. ozgina siljitilganda interferensiya polosalar qarash maydonida sezilarli suriladi. Koʻzgu oʻrniga biror detal oʻrnatib, interferension tasvir boʻyicha detal sirtining sifati toʻgʻrisida mulohaza yuritish mumkin. Toʻlqin tabiatiga qarab, I. akustik va elektromagnit toʻlqinlar (optik va radioin-terferometrlar) uchun moslab yasaladi. Optik I. spektral chiziqlarning toʻlqin uzunligini, shaffof muhitlarning yorugʻlik sindirish koʻrsatkichini, yulduzlarning burchak oʻlchamlarini, masofalarning mutlaq va nisbiy qiymatini katta aniqlikda oʻlchash uchun ishlatiladi.
Sanoatda optik tizim va qismlarning sifatini tekshirish hamda optik detallarning sir-tini kuzatish uchun qoʻllaniladi. Metallurgiyada esa metall sirtlarining tekisligini tekshirishda,shaxtalardagi metan va karbonat angidrid konsentratsiyasini aniqlashda ham I.dan foydalaniladi
Interferensiyaning qo’llanishi,tadbiqlari
Yorug’lik to’lqinlarining interferensiyasini ikki xil manbadan kelayotgan nurlarni qo’shish natijasida hosil qilib bo’lmaydi. Chunki bunda manbalardan kelayotgan nurlar (hatto bir manbaning turli nuqtalaridan kelayotgan nurlar ham) monoxromatik bo’lmaydi. Faqatgina lazerlar bundan istisno. Interferension tajribalarda bitta yorug’lik manbaining ikki tasvirini beradigan moslamalar yordamida ikki kogerent to’lqinlar manbai hosil qilinadi. Bunda ko’pincha yorug’likning qaytish va sinishidan foydalaniladi. Bunday interferometrlar ikki nurli interferometrlar deyiladi. Yuqori qaytarish koeffitsiyentiga ega bo’lgan sirtlardan ketma-ket qaytishlarda plastinkaga tushayotgan nurning amplitudasi har bir qaytishda ma’lum qismga kamayadi. Ya’ni tushayotgan nurning amplitudasi ko’p sonli amplitudalarga bo’linayotgandek bo’ladi. Shuning uchun ko’p nurli interferensiyaning bunday turiga to’lqin amplitudasi bo’linadigan interferensiya deyiladi. Difraksion panjarada yuzaga keladigan ko’p sonli interferensiyada tushayotgan nurlar to’lqin frontining panjara tirqishlari orqali bo’linib o’tishi kuzatiladi. Bunga to’lqin fronti bo’linadigan interferensiya deyiladi.Jamen interferometri. Bu interferometr ikkita bir-biriga parallel joylashtirilgan yassi plastinkalardan tashkil topgan. Plastinkalarning qalinligi x, sindirish ko’rsatkichi n. Yorug’lik dastasi birinchi plastinkaga tushib, rasmdagidek ikkita nurga ajraladi va bu nurlar ikkinchi plastinkada ham yana ikkita nurga ajraladi. Bu nurlarning yo’l yurish farqi quyidagiga teng. Jemen interferometri. Jamen interferometri gaz temperaturasi o’zgarganda yoki begona aralashma bo’lganda sindirish ko’rsatkichida bo’ladigan juda kichik o’zgarishlarni aniqlashga yordam beradi. Shuning uchun bu asbob ko’pincha interferension refraktometr deb ataladi.
Qadimgilar yorug‘likning tabiatini kuzata turib, o‘zaro tutashayotgan ikkita yorug‘lik nuri, kesishgach, yana o‘z yo‘lida hech narsa bo‘lmagandek davom etib ketaveradi degan fikrda bo‘lishgan. Bunday qarashlar asosida yorug‘likning nomoddiyligi va jism xossalariga ega emasligi haqidagi fikr mustahkamlangan. Aslida-chi, qanday edi?
Nyuton eng birinchi bo‘lib yorug‘lik nurlarining o‘zaro ta’siri, yoki optika tilida aytganda yorug‘lik interferensiyasi bo‘yicha tajribalar o‘tkazgan edi. U tirqishdan o‘tayotgan yorug‘lik spektridagi turli rangdagi (ya’ni turli to‘lqin uzunligidagi nurlarni) linza orqali yoyilganda va qayta yig‘ilganda, ularning o‘zaro ta’sirlashayotganligini aniq ravshan ko‘rgan. Tirqishdan oq nur o‘tkazilganda, undan keyin rangdor va kamalakli halqalar paydo bo‘lgan. Agar tirqish orqali ranglarda biri o‘tkazilsa, undan keyingi holatda, qora va rangli halqalar o‘rin almashinish tartibida paydo bo‘lar edi. Ammo Nyuton nima sababdandir, o‘ziga xos bo‘lmagan tarzda, bu tadqiqotni oxirigacha yetkazmadi. Fikrimizcha, bu hodisani Nyuton o‘zi tushuna olmagan qandaydir noma’lum fizik hodisalar bilan bog‘lab, ularni tadqiq etish uchun qo‘shimcha tadqiqotlarni olib borish zarur deb bilgan.
Nyuton qo‘yib ketgan mumtoz optika tamal toshi asosida, mazkur fizik hodisaning to‘liq modelini qurgan haqiqiy buyuk tadqiqotchilar XIX asrda paydo bo‘ldi. Ulardan birinchisi Tomas Yung (1773-1829) edi.
Tomas Yung haqiqiy ma’nodagi ko‘p qirrali shaxs bo‘lgan: uning tarjimai holidan siz Misrshunos, gimnast, musiqachi kabi iste’dodlarini ham topasiz. Uning noyob qobiliyatlari haqida ajoyib bir hikoya mavjud: Tomas 14 yoshligida, o‘qituvchisi ko‘pchilik ichida unga ingliz tilida bir necha iborani qog‘ozga yozib chiqishini topshiriq qilib beradi. Topshiriq «yordamchi»lardan holi, alohida xonada, yakka tartibda bajarilishi kerak edi. Tomas Yung o‘sha xonada qolgan tengdoshlaridan ko‘ra uzoqroq qolib ketadi. Ko‘pchilik qatori, uning o‘qituvchisi ham, Yungning topshiriqni bajara olmayotganligiga ishonchi komil bo‘lib, uning chiqishi bilan ustidan kulishga tayyorlanishgan.
Biroq noyob qobiliyat egasi bo‘lgan Yung, xonadan chiqib, o‘qituvchisiga qolgan tengdoshlaridan ko‘ra uzunroq qog‘ozni tutqazdi. Yung topshiriqdagi iborani faqat ingliz tilida emas, balki yana 9 ta tildagi tarjimalari va grammatik qoidalari bilan yozib chiqqan edi. Yung o‘zining dastlabki ilmiy ishini inson ko‘rish tizimini tadqiq qilishdan boshlagan. U odam ko‘zi gavhari ham o‘zgaruvchan qavariqlikka ega linzadan iborat ekanligini va maxsus muskullar uning torayib yoki kengayib turishiga javobgar ekanligini ilmiy tadqiqotlar asosida mufassal yoritib berdi. Yung o‘zining mazkur tibbiy-optika tadqiqotlarini bajargan vaqtida, atiga 20 yoshda bo‘lgan. Bu tadqiqotning o‘zi, uni Qirollik ilmiy jamiyatiga a’zolikka qabul qilinishiga yetarli asos bo‘ldi. Nyutonning yorug‘lik bilan olib borgan tadqiqotlarini Yung tanqidiy nuqtai nazardan qayta-qayta o‘rganib chiqdi. Ayniqsa u yorug‘lik zarralarining tezligi, uning mittigina ko‘mir uchqunidan, yoki, ulkan quyoshdan chiqqanligidan qat’iy nazar bir xil bo‘ladi degan g‘oyaga hecham ko‘nikolmas edi. Undan ham ko‘proq, Nyutonning tajribalaridagi yupqa plastinalarning turli ranglarda jilolanishi haqidagi nazariyasi Yung uchun nomukammal va to‘liq tushuntirilmagan deb qarar edi. Bu hodisani modellashtirib va uning ustida tinimsiz bosh qotirib, Yung, bu hodisani tushuntirishning ajoyib va samarali usulini o‘ylab topdi: u yorug‘likning yupqa plastinaning birinchi yuzasidan o‘tib, uning ikkinchi yuzasidan akslanib va birinchi yuzdan qaytib chiqqan, va shu tarzda kuchaygan yoki susaygan monoxromatik yorug‘lik sifatida o‘rganishga kirishdi. Yunging bu g‘oyaga qanday qilib fikran yetib kelganligi aniq ma’lum bo‘lmasa-da, olimlarning fikricha, unga bunday ajoyib fikrni bergan hodisa bu – tovush zarbalarining davriy kuchayib susayib, quloqda aks sado berishi bo‘lgan ekan.
1801 yildan 1803 yilgacha muddatda Qirollik jamiyatiga taqdim qilingan to‘rtta hisobotida Yung o‘zining nazariy va amaliy tadqiqotlarini batafsil yoritgan. Mazkur hisobotlar esa, umumlashtirilgan va kitob holiga keltirilgan ko‘rinishda, 1807 yilda «Tabiiy falsafa va mexanika san’ati fanidan ma’ruzalar» nomi bilan Londonda nashr ettirilgan. U o‘z asarida, Nyutonning «Boshlang‘ichlar» kitobining XXIV bobidagi hikoyadan – Galley tomonidan kuzatilgan Filippin arxipelagidagi g‘ayritabiiy suv ko‘tarilishlari hodisasi haqida bir necha marta iqtibos keltiradi. O‘sha hodisani Nyuton to‘lqinlarning ustma ust tutashuvi sifatida tushuntirgan edi. Yung ushbu misoldan kelib chiqib, interferensiyaning umumiy tamoyillari haqida xulosalar keltirib chiqaradi.
«Ko‘l yuzasi bo‘ylab ma’lum va aniq bir tezlikda tarqalayotgan va yakunda, ko‘ldan chiqib ketadigan tor kanalga kelib tushayotgan suv to‘lqinlari qatorini tasavvur qiling. Endi, qandaydir o‘xshash sababga ko‘ra, xuddi o‘shanday tezlikda xuddi o‘sha kanalning o‘zidan bir vaqtning o‘zida paydo bo‘lib tarqalib, ko‘lga kirib kelayotgan boshqa bir to‘lqinlar qatorini ham tasavvur qiling. Ulardan hech biri boshqasining tizimini buzib yubormaydi, lekin, ularning harakati o‘zaro birlashadi: agar bir to‘lqinning eng baland nuqtasi ikkinchisining ham eng baland nuqtasi bilan to‘g‘ri kelsa, ular qo‘shilib, yanada balandroq to‘lqin hosil qiladi. Agar birinchisining eng baland nuqtasi, ikkinchisining eng botiq nuqtasiga to‘g‘ri kelsa, ular bir birini muvozanatlaydi va suv yuzasi tekislashadi. O‘ylashimcha shunga o‘xshash hodisa yorug‘likning ikki o‘xshash miqdori o‘zaro uchrashganida ham sodir bo‘ladi; bunday tutashuvni men yorug‘lik interferensiyasining umumiy qonuniyati deb atayman.»
Interferensiyani kuzata olish uchun yorug‘lik nurlarining har ikkalasi ham aynan bir manbadan (ularning fizik xossalari mutlaqo bir xil bo‘lishi uchun) chiqqan bo‘lishi kerak. Har xil yo‘lni bosib o‘tganidan keyin, ular bitta nuqtaga kelib tushishi va keyinchalik parallel yo‘nalishda tarqalishi kerak. Demak, - davom ettiradi Yung, - bir manbadan tarqalgan yorug‘lik nurlari turli, lekin, deyarli bir xil yo‘nalishdagi yo‘llar orqali ko‘zga kelib tushganida, yorug‘lik nuri o‘zining eng maksimal intensivligiga ega bo‘ladi. Buning uchun, nurlarning yo‘llaridagi farq, qandaydir ma’lum uzunlikning karrali miqdoriga teng bo‘lishi, va oraliq holatda minimal intensivlikka ega bo‘lishi sharoitlari talab etiladi.
1802 yilda Yung o‘zining interferensiya tamoyilini «ikkita tirqishlar» nomli tajribasi orqali mustahkamladi. O‘xshash tajribani Grimaldi ham bajargan bo‘lib, uning qo‘llagan uskunalarining xususiyatlari interferensiya hodisasini kashf etishga to‘sqinlik qilgan. Yungning tajribasi ko‘pchilikka ma’lum: shaffof ekranda to‘g‘nog‘ich orqali ikkita o‘zaro yaqin qilib teshilgan tirqishlar hosil qilinadi. Ular oynadagi kichkina teshikcha orqali taralayotgan yorug‘lik nurlari bilan yoritiladi. Ulardan o‘tishi bilan yorug‘lik nurlari noshaffof ekranda konus ko‘rinishidagi tasvir namoyon qiladi. Difraksiya tufayli
. Yorug‘likning to‘lqin tabiatiga ega ekanligi haqida kengayib, ikkala konusning yonma yon qismlari o‘zaro tutashib ketadi. Tutashgan joylar ikkita yorug‘lik nurining qo‘shilishi hisobiga yanada yorqinroq bo‘lib qolishi o‘rniga, u joyda takrorlanuvchi qoramtir va yorug‘ yo‘l-yo‘l chiziqlar paydo bo‘ladi. Agar tirqishlardan birini berkitilsa, qoramtir yo‘l-yo‘llar yo‘qolib, faqat, yorug‘ yo‘l-yo‘llar qolardi. Bu yo‘l-yo‘l chiziqlar (Grimaldi tajribasidagi kabi) har ikkala tirqish quyosh nuridan yoki, sun’iy yorug‘likdan yoritilganida ham yo‘qolar edi. To‘lqin nazariyasini tadbiq etish orqali yung bu hodisani juda sodda tushuntiradi.
Qoramtir chiziqlar to‘lqinlarning yuqori nuqtasi qarama qarshi yo‘nalishdagi yorug‘lik to‘lqinlarining quyi nuqtasiga to‘g‘ri kelib qolgan joylarda hosil bo‘ladi, va ularning effektlari o‘zaro mutanosiblashadi – deydi olim. Yorug‘ chiziqlar esa, ikkita to‘lqinning yuqori nuqtasi yoki quyi nuqtasi o‘zaro tutashganda hosil bo‘ladi. Bu tajribalar orqali Yung interferensiya hodisasidan tashqari, yorug‘lik nurlarining to‘lqin uzunliklarini o‘lchashga ham muvaffaq bo‘ldi. Uning olgan qiymatlariga ko‘ra: qizil rang 0.7 mikron, eng chetki binafsharang chiziq esa 0.42 mikron to‘lqin uzunligiga ega edi. Bu fan tarixidagi eng birinchi bo‘lib bajarilgan to‘lqin uzunligini o‘lchash tajribalari edi va uning o‘ta aniqligini e’tirof etmaslik nohaqlik bo‘lsa kerak... O‘zining interferensiya tamoyilidan kelib chiqib Yung turli xil mazmundagi qator xulosalarini bayon qildi. Yupqa qatlamlarning rangdor jilvalanishi (masalan suvga tushgan moy tomchisini kuzatib ko‘ring) Hodisasini kuzatib, uni o‘ta mayda tafsilotlarigacha tahlil qilib, tushuntirib berdi. U shuningdek, Nyuton tajribalaridagi linzalar orasidagi havo muhitini suv bilan almashtirish orqali yorug‘lik tezligini nisbatan sindiruvchan muhitda kamayishidagi, interferensiya halqalarning zichlashuvi hodisasini, berilgan rangdagi yorug‘likning chastotasi o‘zgarmas ekanligi bilan izohlovchi empirik qonuniyatlarni keltirib chiqardi. Shuningdek Yung birinchi bo‘lib «fizik optika» iborasini fanga tadbiq etdi va uni, «... yorug‘lik manbalarini, va uning tarqalishi va so‘nishi, uning turli xil ranglarga ajralishi,
uning atmosferaning har xil zichliklariga ta’siri, meteorologik hodisalar, ba’zi jismlarning xossalarining yorug‘likka nisbatan xususiyatlarini tadqiq qilish uchun» deb alohida izohlab qo‘ydi.
Nyuton zamonidan buyon optika nazariyotiga eng katta hissa bo‘lib qo‘shilgan Yungning ishlari o‘sha davr fiziklari tomonidan ishonchsizlik bilan qarshi olindi. Angliyada uni qo‘pol kalaka qilishlar ham uchradi. Unga ba’zan Yungning interferensiya tamoyillarini mutlaqo to‘g‘ri kelmaydigan hodisalarga ham tadbiq etishga bo‘lgan urinishlari sabab bo‘lardi. Laplas aytganidek, yung ba’zan yuzaki tajribalar bilan cheklanib qolaverardifarazlarga yo‘lsozlik muhandisi Ogyusten Fernel (1788—1827) ham ega edi. U fan bilan nisbatan kech shug‘ullana boshlagan. Fernelning ilmiy qobiliyatlarini o‘z vaqtida fahmlab qolgan, uning ta’biri bilan aytganda - «yaxshi daho» - akademik Fransua Arago u haqida shunday xotirlagan: «Fernel shunchalik ezmalik bilan o‘qiganki, sakkiz yoshda ham u hali zo‘rg‘a harf tanirdi... U hech qachon til o‘rganishga tirishmagan, va nazariy, faqat tasavvurda va xotirada o‘rganiladigan fanlarni umuman yoqtirmagan. Fernel faqat aniq va ravshan ko‘rinib turgan narsalar haqidagi bilimlarni o‘zlashtirgan». Dastavval Fernel chekka qishloqlarda ishlab yurgan. U Yungning tajribalari haqida umuman tasavvurga ham ega bo‘lmagan va eshitmagan ham. Lekin, Fernel, Tomas Yungning ilmiy tajribalarini g‘aroyib aynan o‘xshashlik bilan takrorlaydi. Yorug‘lik interferensiya hodisasiga ham aynan Yung singari tushuntirish beradi. Keyinchalik, Parijda yashayotgan vaqtida Fernel ikki muhit chegarasidagi sodir bo‘ladigan optik jarayonlarni tushuntirib beruvchi matematika tenglamalarni keltirib chiqaradi. Bu formulalar Yung ilmiy ishlarida qayd etilmagan va uning eng katta kamchiliklaridan biri bo‘lgan edi. Fernelning mazkur matematika tenglamalari tufayli, yorug‘lik interferensiyasi hodisasini ilmiy izohlash birmuncha soddalashdi. Shu tufayli Fernel, yorug‘lik interferensiyasini tadqiq qilishda Tomas yungga nisbatan bir qancha o‘zib ketgan desak mubolag‘a bo‘lmasa kerak
. Fernel interferensiyani olish va yaqqol ko‘rish uchun yorug‘lik nurini o‘zaro burchak ostida joylashtirilgan ikkita ko‘zgu yordamida yo‘naltirish usulini ko‘p qo‘llagan. Yung va Fernel tadqiq qilgan va ilmiy asoslab bergan interferensiya hodisasi interferometr asboblarida keng qo‘llaniladi. Interferometrlarning qo‘llanish sohasi esa ancha keng, masalan, metall sirtini tozalash va qayta ishlash jarayonlarida interferensiya hodisasidan foydalaniladi.
.Ko'p nurli interferometrlar
Eng oddiy multibeam interferometri asosida amalga oshiriladi pl a Lummer-Gerke hidlaydi, bu yuqori sifatli shaffof tekislik-parallel plastinka bo'lib, uning qalinligi l va sinishi indeksi n . Plastinkadan tashqaridagi muhitning sindirish ko'rsatkichi n´ = 1 . Amplituda koeffitsienti f mos ravishda aks ettirish va uzatish omillari va . Interferentsiya qiluvchi nurlar, agar ular orasidagi yo'l farqi to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'lsa, bir-birini kuchaytiradi: , bu erda T = 0, 1, 2, … . Minimal intensivlik da kuzatiladi t \u003d 1/2, 3/2, .... Eng katta aralashish tartibi, uni ko'p nurli interferometrda olish mumkin, ( t ~ 20000). Erkin tarqalish hududikichik. Shuning uchun ko'p nurli interferometr faqat boshqa spektral qurilma bilan ajratilgan spektral chiziqlarning konturlarini o'rganish uchun ishlatiladi. Intensiv interferometr - rangi radiatsiya intensivligining korrelyatsiya koeffitsienti ikki ajratilgan nuqtalarda o'lchanadigan qurilma. Bir burchakli yulduzlar va ikki juft yulduz orasidagi burchakli masofani o'lchash uchun interferetometr yulduzi. Ikki yulduz orasidagi burchakli masofa juda kichik bo'lsa, ular teleskopda bitta yulduz sifatida ko'rinadi .
Ko’pincha ko’p nurli intorforometrlar teng kengli yo’lakchalar hosil qiluvchi, keng qo’llaniladigan interferometrlar asosida tuziladi. . Monoxromatik yorug’lik 1-manbai (odatda, spektral simob lampasi) 2-ko’zgu va 3-kondensor yordamida 6-ob’ektivning fokal tekisligida joylashgan 4-diafragmani yoritadi. Diafragmadan va 5-shafof plastinkadan o’tgan nurlar 6-ob’ektiv tomon yo’naladi, undan parallel dastalar bo’lib chiqadi. Gorizontal tekislikdagi ob’ektiv pastida 7-pona va 8-tekshiruvchi qism joylashgan. Ponaning pasti etalon hisoblanadi. Undan va tekshiriluvchi sirtdan nurlar qarama-qarshi yo’nalishda qaytib bir-birini ustiga tushadi va interferensiyalanadi. Agar ikkala sirt (etalon va tekshiriluvchi) yoki ulardan biri qaytaruvchi qatlamga ega bo’lmasa yuzaga kelgan interferension manzarada dastalar qatnashmaydi. Olingan manzara ikki nurli bo’ladi; u yo’lakchalardagi intensivlikning sinusoidan taqsimlanishini xarakterlaydi .
Interferension manzara 6-ob’ektiv fokusi yaqinida yoki teleskopik lupa yordamida joylashganda oddiy ko’z bilan ko’rish mumkin. Aynan shu asbobda ko’p nurli interferensiya olish uchun etalon sirt yorug’lik bo’luvchilar qatlami bilan tekshiriluvchi sirt-ko’zguli qatlam bilan qoplanadi. Ko’zguli qatlam bo’shliqli sachratish yoki eritmadagi kumush bilan qoplashdan hosil qilinadi. Ikkala holda ham yuqori qaytaruvchi koeffitsientga ega bo’lgan tekis qalinlikli qaytaruvchi qatlam olinadi. Havo ponasini monoxromatik yorug’lik bilan yoritishda sirtlar orasida kogerent dastalar ko’p martalik qaytishi bo’ladi. Bu dastalar interferensiyasi natijasida ko’p nurli interferension manzara yuzaga keladi. Yo’llarining aniqligi va kontraktligi jihatidan ikki nuri interferensiyadan yaxshi bo’lgan manzara hosil bo’ladi. Ko’p nurli manzarada qaytgan yorug’ligida yorug’ maydonda ingichka qora chiziqlar, o’tayotgan yorug’likda qoraygan maydonda yorug’ chiziqlar hosil bo’ladi. Chiziqlarning kontraktligi va kengligi tekshiruvchi va etalon sirtlarning qaytarish koeffitsientiga bog’liq. Ikki nurli interferometr kabi tekshiriluvchi sirtning sifati yo’lakchalarning egrilanishidan baholanadi. Interferension yo’lakchalarning to’g’ri chiziqli shakldan og’ishi interferometr mikrometri yoki mikroskop yordamida o’lchanadi.
XULOSA
Bugungi kunda interferometrlar rezolyutsiyani yaxshilash uchun astronomiyada barcha to'lqin uzunliklari diapazonlarida qo'llaniladi. Radioteleskoplarning interferometrlari yordamida asosiy uzunligi ancha uzun bo'lganligi sababli optik diapazondan taxminan 500 baravar yuqori burchak o'lchamlariga erishish mumkin. "Juda katta teleskop" interferensiya yordamida ko'rinadigan spektr diapazonida yuqori aniqlikdagi tasvirlarni beradi (yana astronomik interferometriyaga qarang). Interferometrlar, shuningdek, tebranishlarni o'lchash uchun o'lchash moslamasi bo'lgan lazerli Doppler vibrometrlari sifatida ham qo'llaniladi. Lazerli interferometrlar masofalarni o'lchash uchun interferensiyadan foydalanadi va oq yorug'lik interferometrlari va ish qismlarining shaklini o'lchash uchun o'lchash moslamalari sifatida fazani o'zgartiruvchi interferometrlardan foydalanadi. Qo'llashning yana bir sohasi - bu FTIR spektrometri, materiallarni kimyoviy tahlil qilish uchun o'lchash moslamasi. Kapillyar to'lqin spektroskopiyasi interfeys jarayonlarini o'rganish uchun ishlatiladi. Umuman olganda, kogerentlik turli energiya holatlari yoki bir nechta kvazizarralar o'rtasidagi belgilangan fazaviy munosabatni bildiradi. Kogerentlik lazerlarda, qisqa muddatli spektroskopiyada va magnit-rezonansda ayniqsa muhimdir.
Adabiyot
1. Sivuxin D.V. Umumiy fizika kursi. Optika.- M.: Nauka, 1985 yil.
2. Landsberg G.S. Optika. - M.: Nauka, 1976.
3. Fizika. Katta ensiklopedik lug'at. - M .: Bolshaya
Rus entsiklopediyasi, 1999 yil.
4. Fizika. Yosh fizikning entsiklopedik lug'ati.:
"Pedagogika" 1984 yil.
Ingliz rus
|
