|
Golografiya prinspi va uning qo’llanilishi
|
| bet | 2/4 | | Sana | 15.05.2024 | | Hajmi | 457,66 Kb. | | #234101 |
Bog'liq Fizika 2 2. Golografiya prinspi va uning qo’llanilishi
Golografiya tarixidan. Golografiya (yunoncha — to'la yozuv) — interferensiya ma-zarasi yordamida yozuvni va to'Iqin maydonini qayta tiklashning maxsus usuli. Bu usul interferensiya va difraksiya qonunlariga asoslangan.Jismlarning fazoviy tasvirini qayd qilishning va qayta tiklashning bu yangi usuli 1947- yilda ingliz fizigi D.Gabor (1900-1979) tomo-nidan kashf qilingan. Bu kashfiyoti uchun D.Gabor 1971- yilda Nobel mukofotiga sazovor bo’ldi. Golografiya ixtiro qilingan dastlabki yillarda unga yetarlicha e'tibor berilmadi. Buning aspsiy sababi qizigan manbalar chiqaradigan yorug’lik to’lqinlari yodamida keskin interferensiya manzarasi hosil qilish-ning imkoni bo’lmaganligidadir. Ammo yuqori darajadagi monoxromatik nurlar — lazer nurlari paydo bo’lganidan so’ng bu usulning amalda qo’llanishida keskin burilish ro’y berdi.
Golografiyaning asosi.Endi golografiyaning asosi bilan tanishishga o’taylik. Xo’sh, jism to’g’risidagi malumot (uning tasviri) qanday qilib qayd etiladi va qanday qilib tiklanadi? Buning uchun jismdan chiqayotgan to’lqin amplitudasi va fazasini qayd qilish va qayta tiklash zarur. Bu esa amalda mumkin. Chunki interferensiyada, intensivlikning taqsimoti interferensiyaga kiruvchi to’lqinlarning ham amplitudalariga, ham fazalariga bog’liq. Shuning uchun ham faza, ham amplituda haqidagi ma'lu-motlarni qayd qilish uchun jismdan chiquvchi to’lqindan (jism to’lqini) tashqari, yorug’lik manbayidan boruvchi, unga kogerent bo’lgan to’lqindan ham (tayanch to’lqini) foydalaniladi.Golografiyaning asosiy g’oyasiga muvofiq, jism va tayanch to’lqinlari hosil qiladigan interferension manzaradagi intensivliklar taqsimoti rasmga tushirib olinadi. So’ngra, fotoplastinkada qayd qilingan qoraygan taqsimotlar yorug’lik difraksiyasi yordamida qayta tiklanib, jism bo’lmasa ham, uni o’rganish imkoniyati vujudga keladi.
Gologramma hosil qilish.Gologramma deb,fotoplastinkada qayd qilingan tayanch va jism to 'Iqinlari hosil qilgan interferension manzamga aytiladi. Buning qanday amalga oshirilishi. Lazer nuri ikkita qismga ajratilib, bir qismi ko’zguga, ikkinchi qismi esa jismga yoo’naltiriladi. Nurning birinchi qismi ko’zgudan qaytib fotoplastinkaga tushsa (tayanch to’lqini), ikkinchi qismi jismdan qaytib fotoplastinkaga tushadi (jism to’lqini). Bu to’lqinlar kogerent bo’lganliklari uchun fotoplastinkada interferensiya manzarasini vujudga keltiradi. Tayanch va jism to’lqinlarining qo’shilishi natijasida hosil bo’lgan interferensiya manzarasining fotoplastinkadagi rasmi chiqarilib, gologramma hosil qilinadi.
Golografik tasvirni tiklash.Tasvirni tiklash uchun gologramma dastlabki joyiga qo’yiladi U tayanch to’lqini bilan yoritilib, lazerning jism orqali tushadigan qismi to’siladi. Fotoplastinkaga tushayotgan nurning interferension manzaradagi difrak-siyasi natijasida jism to’lqinining nusxasi, ya'ni jismning mavhum hajmiy tasviri tiklanadi. Tasvirda jismning barcha xususiyatlari aks-langan bo’lib, golografiyagacha qayerda turgan bo’lsa, o’sha joyda turadi. U shunchalik real tuyuladiki, ushlab ko’rish mumkindek bo’ladi. Bundan tashqari, kuzatish gologrammaning o’ng tomonidan o’tkir burchak ostida olib borilsa, narsaning haqiqiy tasviri ham tiklanadi. Lekin bu holda narsaning joylashuvi teskarisiga o’zgaradi. Masalan, botiq joy qavariq va aksincha bo’ladi. Ammo, odatda, jism real mavjuddek tuyuladigan mavhum tasvirdan foydalaniladi. Shuni ta'kidlash lozimki, hatto gologrammaning bir bo’lagi ham tasvirni to’la tiklashga imkon beradi. Ammo bo’lakchaning juda kichik bo’lishi tasvirning aniqligini yomonlashtirishi mumkin.
Golografiyaning qo’llanilishi. Golografiya usulidan hozir juda ko’p sohalarda foydalaniladi. Lekin ularning eng muhimi — ma'lumotlarni yozish va saqlash. Golografiya oddiy mikrofotografiya usuliga qa-jjaganda, bir xil hajmga yuzlab marta ko’p ma'lumotni yozishga imkon beradi. Masalan, o’lchamlari 32x32 mm bo’lgan fotoplastinkaga, har birining yuzasi 1 mm2 dan bo’lgan 1024 ta gologrammani, ya'ni 1024 betli kitobni joylashtirish mumkin. Golografik xotirali EHM, golografik elektron mikroskop, golografik kino va televideniye, golografik interferometrlar kabi istiqbolli sohalar endigina rivojlana boshlamoqda.
Yorug’likning qutblanishi. Qutblagichlar Tabiiy yorug’lik. Bizga ma'lumki, Maksvell nazariyasiga muvofiq, yorug’lik ko’ndalang to’lqinlardan iborat bo’lib, elektr va magnit maydon kuchlanganliklarining vektorlari E va H o’zaro perpendikular va to’lqin tarqalish tezligi vektori v ga perpendikular tekislikda tebranadi Shuning uchun ham yorug’likning qutblanish qonunlarini o’rganishda faqatgina bitta vektorni o’rganishning o’zi yetarlidir. Odatda, mulohazalar yorug’lik vektori deb ataluvchi elektr maydon kuchlanganligi vektori E to’g’risida yuritiladi. Yoruglik ko’plab atomlar tomonidan chiqariladi va ko’plab elektromagnit nurlanishlarning yig’indisidan iborat bo’ladi. Bu nurlanishlar mustaqil ravishda amalga oshirilgani uchun yorug’lik vektorining hamma yo’nalishlar bo’yicha taqsimoti bir xil bo’ladi .E vektori barcha yo’nalishlar bo’yicha teng taqsimlangan yorug’lik tabiiy yorug’lik deyiladi.
Qutblangan yorug’lik. Yorug’lik vektori tebranish yo 'nalishining tekis taqsimoti biror usul bilan o’zgartirilgan yorug’lik qutblangan yorug’lik deyiladi.Aytaylik, qandaydir tashqi ta'sir natijasida E vektor tebrani-shining biror yo’nalishi boshqa yo’nalishlarga nisbatan ustunroq bo’lsin U holda bunday yorug’lik qisman qutblangan yorug’lik deyiladi. Yassi qutblangan yorug’lik E vektorining tebranish va to’lqin tarqalish yo’nalishlari yotuvchi tekislik qutblanish tekisligi deyiladi.
Mexanik to’lqinlarning qutblanishi. Yorug’lik to’lqinlarining qutblanish mexanizmini yaxshiroq tasawur qilish uchun mexanik to’lqinlarning qutblanishi bilan tanishaylik. Bo’ylama to’lqinlar (tovush to’lqinlari) holida tebranish to’lqinning tarqalish yo’nalishi bilan mos keladi. Ko’ndalang to'lqinlar holida esa tebranish to’lqinning tarqalish yo’nalishiga perpendikular bo’ladi. Shu bilan birga to’lqinning tarqalish yo’nalishiga perpendikular bo’lgan yo’nalish cheksiz ko’pdir. Qutblangan to’lqinni hosil qilish uchun quyidagicha tajriba o’tkazaylik. Yo’lida tirqishli to’siq qo’yilgan ko’ndalang to’lqin SO chilvir bo’ylab tarqalayotgan bo’lsin Garchi to’lqin harakat yo’nalishiga perpendikular bo’lgan barcha yo’nalishlarda tebranishi mumkin bo’lsada, AB tirqishga parallel bo’lgan to’lqinlargina to’siqdan o’tadi, boshqacha aytganda, shu yo’nalish bosh-qalariga nisbatan ustun bo’lib qoladi, ya'ni to’lqin qutblanadi. Agar to’siq va demak, tirqish ham 90° ga burilsa to’lqin tirqishdan o’tolmay so’nadi. Tajriba natijasi chilvirdagi to’lqin ko’ndalang, qutblanish esa ko’ndalang to’lqinlarga xos xususiyat ekanligini ko’rsatadi. Bo’ylama to’lqinlar tirqish qanday joylashishi-dan qafiy nazar, undan o’taveradi. Qutblagichlar. Endi yorug’lik to’lqinlarining tabiatini aniqlash uchun yuqorida keltirilganga o’xshash tajriba o’tkazib ko’raylik. Yorug’lik to’lqini holida «tirqishli to'siq» vazifasini nima bajarishi mumkin, degan savol tug’iladi. Bu vazifani ba'zi kristallar, masalan, turmalin o’tashi mumkin. Bunday kristallar anizotropik xususiyatlarga ega bo’lganliklari uchun, yorug’lik tebranishining ma'lum yo’nalishidagisini o’tkazib, boshqalarini o’tkazmaydi. Boshqacha aytganda, ular yorug’likni qutblash xususiyatiga ega va shuning uchun ularni qutblagichlar deyiladi. Yorug’lik tg’lqinining qutblanish xususiyatiga egaligi uning ko’ndalang to’lqin ekanligini isbotlaydi. Malyus qonuni Endi turmalin bilan tajriba o’tkazaylik. Buning uchun tabiiy yorug’lik turmalin plastinkaning optik o’qi O ga perpendikular ravishda yo’naltiriladi uning O optik o’qi undagi tirqish vazifasini o’taydi. Optik o’q deb, turmalinning tebranish so’nmay o’tadigan yo’nalishiga aytiladi). Birinchi turma-linni nur yo’nalishi atrofida aylantirib, undan o’tgan yorug’lik intensivligining o’zgarmaganligini ko’ramiz. Agar nurning yo’liga ikkinchi T2 turmalin plastinkani qo’ysak va uni nur yo’nalishi atrofida aylantirsak, o’tayotgan yorug’lik intensivligining o’zgarishi kuzatiladi. Ikkinchi turmalindan chiqayotgan nurning intensivligi turmalin plastinkalarning optik o’qlari orasidagi cc burchakka bog’liq bo’lib, tushayotgan yorug’lik intensivligi bilan fransuz fizigi E.Malyus (1775—1812) nomidagi qonun orqali bog’langan. bu yerda — ikkinchi turmalindan chiqayotgan, — ikkinchi turmalinga tushayotgan yorug’lik intensivliklari.
Bryuster qonuni. Tabiiy yorug’lik ikkita dielektrikning (misol uchun havo va suv) chegarasiga tushganda bir qismi qaytadi, bir qismi esa sinib ikkinchi muhitda harakatlanadi. Bu nurlarning yo’liga turmalin plastinka qo’yib, ularning qisman qutblanganligiga ishonch hosil qilish mumkin. Tajribalar qaytgan nurda tushish tekisligiga perpendikular bo’lgan tebranish singanida esa tushish tekisligiga parallel tebranish (strelkalar bilan ko’rsatilgan) ustunroq bo’lishini ko’rsatdi.
Qutblanishdan foydalanish. Qutblanish hodisasi xalq xo’jaligidajuda keng qo’llaniladi. Bularga mexanik yuklanish natijasida vujudga keladigan elastik kuchlanish joylari-ni aniqlash, tovushni yozish va eshittirish kabi tez o’tadigan jarayonlarni o’rganish misol bo’ladi. Tajribalarning ko’rsatishicha, ba'zi kristallar va organik moddalarning eritmalaridan qutblangan yorug’lik o’tganida qutblanish tekisligining burilishi kuzatiladi. Qutblanish tekisligini burovchi moddalar optik faol moddalar deyiladi. Bunday moddalarga kvars, shakarning suvdagi eritmasi va boshqalar misol bo’ladi. Aynan shu hodisadan optik faol moddalar eritmasining konsentratsiyasini aniqlashda keng foydalaniladi.
Rentgen nurlari. Nemis fizigi V.Rentgen 1895-Yilda trubkada gazlarning elektr toki O’tkazish jarayonini o’rganayotib noma'lum nurni kashf etdi. Keyinchalik esa unga rentgen nurlari deb nom berishdi. Bu nurlar trubkaning katoddan chiqayotgan katta tezlikli elektronlar tushayotgan joyida yashil sifat nurlanish vu-judga keltirishi natijasida qayd qilindi. Rentgen nurlarining oddiy nur uchun noshaffof hisoblanuvchi odam tanasi, qora qog’oz, karton va yupqa metall qatlamlardan osongina o’ta olish qobiliyatiga egaligi aniqlandi.Rentgen trubkasi. Rentgen nurlarining vujudga kelish me-xanizmini bilish uchun uni hosil qiladigan, rentgen trubkasi deb ataluvchi maxsus asbob bilan tanishaylik . Rentgen trubkasi ichidagi bosim 0,1 mPa atrofida bo’lgan shisha ballondan iborat. Volframdan spiral ko’rinishida yasalgan katod elektronlar manbayi bo’lib xizmat qiladi. Termoelektron emissiya natijasida katoddan chiqayotgan elektronlar oqimi kuchli elektr maydonda tezlatiladi. Tezlashgan elektronlar oqimi 45° burchak ostida o’rnatilgan og’ir anodga tushadi. Anodning bunday joylashtirilishiga sabab, undan chiqayotgan nurning yo’nalishini boshqarishdir. Tezlashtiruvchi maydonda U kinetik energiyaga ega bo’lgan elektron anod moddasida tormozlanadi. Katta tezlikli elektronlarning anodda tormozlanishi natijasida rentgen nurlari vujudga keladi.
Tormozlanish natijasida vujudga keladigan rentgen nurlari uzluksiz, yaxlit spektrga ega. Chunki anodga urilayotgan elektron-larning tezliklari va demak, kinetik energiyalari ham turlicha. Shuni ta'kidlash lozimki, rentgen nurlarining energiyasi uni vujudga keltirgan elektronlarning energiyasidan katta bo’la olmaydi. Rentgen nurlarining vujudga kelish mexanizmi bilan tanishdik, lekin bu nurning tabiati qanday, degan savolga hali javob bermadik.
Rentgen nurlari — elektromagnit to’lqinlar. Rentgen nurlari elektromagnit to’lqinlarmi, degan savol u kashf qilmgan paytlar-dayoq paydo bo’lgan. Lekin bu savolga javob berish uchun rentgen nurlarining to’lqin xususiyatiga ega ekanligini isbotlash qilinadi. Shu maqsadda rentgen nurlarining tor tirqishdan bo’ladi-gan difraksiyasini qayd qilish yo’lidagi barcha urinishlar muvaffa-qiyatsizlikka uchragan. Ammo 1912-yilda nemis fizigi M.Laue difraksion panjara sifatida kristallardan foydalanishni taklif qildi va kristallarda rentgen nurlarining difraksiyasi nazariyasini ishlab chiqdi. Chunki oralaridagi masofasi bir necha nanometr tartibida bo’lgan va tugunlari yetarli darajada batartib joylashgan kristall juda yaxshi difraksion panjara vazifasini o’tashi mumkin. V.Fridrix va P.Knippinglar tomonidan o’tkazilgan tajribalarda M.Laue nazariyasi to’la tasdiqlanib, rentgen nurlarining difraksiyasi kuzatiladi. Shunday qilib, rentgen nurlarining elektromagnit to’lqin ekanligi isbotlandi. Rentgen nurlari elektromagnit to’lqinlar shkalasida ultrabinafsha va y- nurlar oralig’ida joylashgan bo’lib, to’iqin uzunligi 100 nm dan 10-5 nm gacha bo’lgan elektromagnit to’lqin-lardan iboratdir.
Rentgen nurlarining qo’Ilanilishi. Rentgen nurlarining juda yaxshi singib (yutilmay) o’tish qobiliyati, fotoplastjnkaga ta'siri, moddalardan o’tishda ionlashtirish qobiliyatiga egaligi uning fan va texnikada, amaliyotda keng qo’llanilishiga imkon berdi. Rentgen nurlari eng ko’p qo’llaniladigan soha — rentgen defektoskopiyasi. Bu usulning maqsadi rentgen nurlari yordamida buyumlardagi ichki kamchiliklarni va ularning o’rnini, kattaligini, tabiatini aniq-lashdan iborat. Usulning mohiyati rentgen nurlarining turli zichlik-dan o’tganda turlicha yutilishiga asoslangan. Manzarani foto-plastinkaga tushirib olish qulay usullardan hisoblanadi. Bu usul, ayniqsa, tibbiyotda (rentgenodiagnostika) juda keng qo’llaniladi. Shuningdek, rentgen nurlari, aniqrog’i, bu nurlar vujudga keltiradigan difraksion manzara yordamida moddalarning tuzilishini, atomlarning joylashuvini aniqlash mumkin. Bu usul rentgen struktura analizi deyiladi. Bundan tashqari, rentgen nurlari davolashda, mikroskoplarda, spektroskopiyada, spektral analizda, astronomiyada va boshqa bir qancha sohalarda juda keng qo’llaniladi.
|
| |
