|
Yorug‘lik interferensiyasi va difraksiyasi
|
| Sana | 22.10.2022 | | Hajmi | 19.32 Kb. | | #27867 |
Bog'liq bbbbbbbbbbbbbbb Bozor iqtisodiyotini tartibga solishda davlatning, javoblar onatili, 0000, EKOLOGIYA ORALIQ TESTI, C-last1-kitob
YORUG‘LIK INTERFERENSIYASI VA DIFRAKSIYASI
Bahor paytida yomg‘irdan keyin osmonda paydo bo‘ladigan kamalak,
sovun pufagi yoki asfaltga to‘kilgan yog‘da ko‘rinadigan rangli jilolarni ko‘rib
zavqlanamiz. Lekun uning paydo bo‘lish sabablari haqida o‘ylab ko‘rmaymiz.
Buning sababi yorug‘lik interferensiyasidir. Interferensiya hodisasi istalgan
tabiatga ega bo‘lgan to‘lqinlarga xos. Bu hodisaning mohiyatini tushunib olish
uchun o‘rganishni mexanik to‘lqinlar interferensiyasidan boshlaymiz.
Biror muhitda to‘lqinlar tarqalganda ularning har biri bir-biridan mustaqil ravishda xuddi boshqa to‘lqinlar yo‘qdek tarqaladi. Bunga to‘lqinlar tarqalishining superpozitsiya (mustaqillik) prinsipi deyiladi. Muhitdagi zarraning
istalgan vaqtdagi natijaviy siljishi zarra qatnashgan to‘lqin jarayonlari siljish-
larining geometrik yig‘indisiga teng bo‘ladi. Masalan, muhitda ikkita to‘lqin
tarqalayotgan bo‘lsa, ular yetib kelgan nuqtadagi zarrani bir-biridan mustaqil
ravishda tebratadi. Agar bu to‘lqinlarning chastotalari teng va fazalar farqi
o‘zgarmas bo‘lsa, uchrashgan nuqtasida ular bir-birini kuchaytiradi yoki su-
saytiradi. Bu hodisaga to‘lqinlar interferensiyasi deyiladi. Chastotalari teng
va fazalar farqi o‘zgarmas bo‘lgan to‘lqinlar kogerent to‘lqinlar deyiladi. Demak, kogerent to‘lqinlarning uchrashganda bir-birini kuchaytirishi yoki susaytirishi hodisasiga to‘lqinlar interferensiyasi deyiladi Optika -optik nurlanish (yorug'lik) tabiatini, uning tarqalishi va yorug'lik va moddaning o'zaro ta'sirida kuzatiladigan hodisalarni o'rganadigan fizikaning bo'limi. Optik nurlanish elektromagnit to'lqinlardir, shuning uchun optika elektromagnit maydonning umumiy nazariyasining bir qismidir.Optika qisqa elektromagnit to'lqinlarning tarqalishi bilan bog'liq bo'lgan fizik hodisalarni o'rganadi, ularning uzunligi taxminan 10 -5 -10 -7 m.760 nm, inson ko'zi tomonidan bevosita idrok qilinadigan ko'rinadigan yorug'lik mintaqasi yotadi. U bir tomondan rentgen nurlari bilan, boshqa tomondan radio emissiyasining mikroto'lqinli diapazoni bilan cheklangan. Davom etayotgan jarayonlar fizikasi nuqtai nazaridan, elektromagnit to'lqinlarning (ko'rinadigan yorug'lik) bunday tor spektrini tanlash juda mantiqiy emas, shuning uchun "optik diapazon" tushunchasi odatda infraqizil va ultrabinafsha nurlanishni ham o'z ichiga oladi.
Optik diapazonning cheklanishi o'zboshimchalik bilan va asosan ko'rsatilgan diapazondagi hodisalarni o'rganish uchun texnik vositalar va usullarning umumiyligi bilan belgilanadi. Ushbu vositalar va usullar chiziqli o'lchamlari nurlanish uzunligi l dan ancha katta bo'lgan asboblar yordamida nurlanishning to'lqin xususiyatlariga asoslangan optik ob'ektlarning tasvirlarini shakllantirish, shuningdek, yorug'lik qabul qiluvchilardan foydalanish bilan tavsiflanadi. uning kvant xossalariga asoslanadi.An'anaga ko'ra, optika odatda geometrik, jismoniy va fiziologik bo'linadi. Geometrik optika yorug'likning tabiati haqidagi savolni qoldirib, uning tarqalishining empirik qonuniyatlaridan kelib chiqadi va optik jihatdan bir hil muhitda turli xil optik xususiyatlarga ega va to'g'ri chiziqli muhit chegaralarida sinishi va aks etadigan yorug'lik nurlarining g'oyasidan foydalanadi. Uning vazifasi yorug'lik nurlarining n ning koordinatalarga bog'liqligi ma'lum bo'lgan muhitda yorug'lik nurlarining borishini matematik tarzda tekshirish yoki aksincha, nurlar sodir bo'lgan shaffof va aks ettiruvchi muhitning optik xususiyatlari va shaklini topishdir. berilgan yo'l bo'ylab. Geometrik optika ko'zoynak linzalaridan tortib murakkab linzalar va ulkan astronomik asboblargacha bo'lgan optik asboblarni hisoblash va loyihalash uchun eng katta ahamiyatga ega.Fizik optika yorug'lik va yorug'lik hodisalarining tabiati bilan bog'liq muammolar bilan shug'ullanadi. Yorug'likning ko'ndalang elektromagnit to'lqinlar ekanligi haqidagi bayonot yorug'likning diffraktsiyasi, interferentsiyasi, yorug'lik qutblanishi va anizotrop muhitda tarqalishining ko'plab eksperimental tadqiqotlari natijalariga asoslangan.Optikaning eng muhim an'anaviy vazifalaridan biri - geometrik shaklda ham, yorqinligini taqsimlashda ham asl nusxalarga mos keladigan tasvirlarni olish, asosan, fizik optikani jalb qilgan holda geometrik optika bilan hal qilinadi. Geometrik optika optik tizimni qanday qurish kerakligi haqidagi savolga javob beradi, shunda ob'ektning har bir nuqtasi ham tasvirning ob'ektga geometrik o'xshashligini saqlagan holda nuqta sifatida tasvirlanadi. U haqiqiy optik tizimlarda tasvir buzilishlarining manbalarini va ularning darajasini ko'rsatadi. Optik tizimlarni qurish uchun zarur xususiyatlarga ega bo'lgan optik materiallarni ishlab chiqarish texnologiyasi, shuningdek, optik elementlarni qayta ishlash texnologiyasi muhim ahamiyatga ega. Texnologik sabablarga ko'ra, sferik sirtli linzalar va nometall ko'pincha ishlatiladi, lekin optik elementlar optik tizimlarni soddalashtirish va yuqori yorqinlikda tasvir sifatini yaxshilash uchun ishlatiladi. .
Optik hodisalarning asosiy qonunlari.
Optik tadqiqotlarning birinchi davrlarida allaqachon optik hodisalarning quyidagi to'rtta asosiy qonunlari eksperimental ravishda o'rnatildi:
1. Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni.
2. Yorug`lik nurlarining mustaqillik qonuni.
3. Oyna sirtidan aks etish qonuni.
4. Ikki shaffof muhit chegarasida yorug'likning sinishi qonuni.
Bu qonuniyatlarni keyingi tadqiq qilish, birinchidan, ular bir qarashda ko‘rinadiganidan ancha chuqurroq ma’noga ega ekanligini, ikkinchidan, qo‘llanilishi chegaralanganligini va ular faqat taxminiy qonunlar ekanligini ko‘rsatdi. Asosiy optik qonunlarni qo'llash shartlari va chegaralarini belgilash yorug'lik tabiatini o'rganishda muhim yutuqlarni anglatadi.
Bu qonunlarning mohiyati quyidagicha.Bir hil muhitda yorug'lik to'g'ri chiziqlar bo'ylab tarqaladi.Bu qonun Evklidga tegishli optika bo'yicha ishlarda uchraydi va ehtimol undan ancha oldin ma'lum va qo'llanilgan.Ushbu qonunning eksperimental isboti yorug'likning nuqta manbalari tomonidan berilgan o'tkir soyalarni kuzatish yoki kichik teshiklar yordamida tasvirlarni olish orqali xizmat qilishi mumkin. Guruch. 1 kichik diafragma bilan tasvirni tasvirlaydi, tasvirning shakli va o'lchami proyeksiyaning to'g'ri chiziqli nurlar bilan ekanligini ko'rsatadi.To'g'ri chiziqli tarqalish qonunini tajriba bilan qat'iy belgilangan deb hisoblash mumkin. Bu juda chuqur ma'noga ega, chunki to'g'ri chiziq tushunchasining o'zi optik kuzatishlar natijasida paydo bo'lgan. Ikki nuqta orasidagi eng qisqa masofani ifodalovchi chiziq sifatidagi to'g'ri chiziqning geometrik tushunchasi yorug'lik bir jinsli muhitda tarqaladigan chiziq tushunchasidir.Ta'riflangan hodisalarni batafsilroq o'rganish shuni ko'rsatadiki, agar biz juda kichik teshiklarga o'tsak, yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni o'z kuchini yo'qotadi.Shunday qilib, rasmda ko'rsatilgan tajribada. 1, biz teshik o'lchami taxminan 0,5 mm bo'lgan yaxshi tasvirni olamiz. Teshikning keyingi qisqarishi bilan tasvir nomukammal bo'ladi va taxminan 0,5-0,1 mikronli teshik bilan tasvir umuman chiqmaydi va ekran deyarli teng ravishda yoritiladi.Yorug'lik oqimi alohida yorug'lik nurlariga bo'linishi mumkin, ularni ajratib turadi, masalan, diafragmalar yordamida. Ushbu tanlangan yorug'lik nurlarining harakati mustaqil bo'lib chiqadi, ya'ni. bitta nur tomonidan ishlab chiqarilgan ta'sir boshqa nurlarning bir vaqtning o'zida faol bo'lishi yoki yo'q qilinishiga bog'liq emas.Tushgan nur, aks ettiruvchi yuzaning normali va aks ettirilgan nur bir tekislikda yotadi (2-rasm) va nurlar bilan normal orasidagi burchaklar bir-biriga teng: tushish burchagi i burchakka teng. aks ettirish i". Bu qonun Evklid asarlarida ham eslatib o'tilgan. Uning o'rnatilishi juda uzoq davrlarda ma'lum bo'lgan sayqallangan metall yuzalardan (oynalardan) foydalanish bilan bog'liq.
Guruh. 2 Ko'zgu qonuni.
Guruh. 3 Sinishi qonuni.
Diafragma - optik tizimlarda (teleskoplarda, masofa o'lchagichlarda, mikroskoplarda, plyonka va kameralarda va boshqalarda) yorug'lik nurlarining kesishishini cheklovchi noaniq to'siq. diafragma rolini ko'pincha linzalar, prizmalar, oynalar va boshqa optik qismlarning ramkalari, ko'z qorachig'i, yoritilgan ob'ektning chegaralari va spektroskoplardagi yoriqlar o'ynaydi.
Har qanday optik tizim - qurolli va qurolsiz ko'z, fotografiya apparati, proyeksiya apparati - oxir-oqibatda tasvirni tekislikda (ekran, fotoplastinka, to'r parda) chizadi; ob'ektlar ko'p hollarda uch o'lchovli bo'ladi. Biroq, hatto ideal optik tizim ham cheklanmagan holda, tekislikdagi uch o'lchamli ob'ektning tasvirini bermaydi. Haqiqatan ham, uch o'lchamli ob'ektning alohida nuqtalari optik tizimdan turli masofalarda joylashgan bo'lib, ular turli konjugat tekisliklariga mos keladi.Yorqin nuqta O (5-rasm) EE bilan konjugatsiyalangan MM 1 tekisligida O` ning aniq tasvirini beradi. Lekin A va B nuqtalar A` va B` da aniq tasvirlarni beradi va MM tekisligida ular yorug'lik doiralari bilan proyeksiyalanadi, ularning o'lchami nur kengligining cheklanishiga bog'liq. Agar tizim hech narsa bilan cheklanmagan bo'lsa, u holda A va B dan kelgan nurlar MM tekislikni bir xilda yoritadi, u erdan ob'ektning tasviri olinmaydi, faqat uning EE tekisligida yotgan alohida nuqtalarining tasviri olinadi.Nurlar qanchalik tor bo'lsa, ob'ektning tekislikdagi makonining tasviri shunchalik aniq bo'ladi. Aniqrog'i, bu tekislikda fazoviy ob'ektning o'zi emas, balki MM tasvir tekisligi bilan tizimga nisbatan konjugatsiyalangan ob'ektning qandaydir EE tekisligiga (o'rnatish tekisligiga) proyeksiyasi bo'lgan o'sha tekis rasm tasvirlangan. . Proyeksiya markazi tizimning nuqtalaridan biri (optik asbobning kirish ko'z qorachig'ining markazi).Diafragmaning o'lchami va joylashuvi yorug'lik va tasvir sifatini, maydon chuqurligini va optik tizimning o'lchamlarini va ko'rish maydonini aniqlaydi.Yorug'lik nurini eng kuchli cheklovchi diafragma diafragma yoki faol deb ataladi. Uning rolini har qanday linzaning ramkasi yoki maxsus diafragma BB o'ynashi mumkin, agar bu diafragma yorug'lik nurlarini linza ramkalariga qaraganda kuchliroq cheklasa.Guruch. 6. BB - diafragma diafragma; B 1 B 1 - kirish o'quvchisi; B 2 B 2 - o'quvchidan chiqish.Portlovchi moddaning diafragma diafragmasi ko'pincha murakkab optik tizimning alohida komponentlari (linzalari) o'rtasida joylashgan (6-rasm), lekin u tizimning oldida yoki undan keyin ham joylashtirilishi mumkin.Agar BB haqiqiy diafragma bo'lsa (6-rasm), va B 1 B 1 va B 2 B 2 tizimning old va orqa qismlaridagi tasvirlari bo'lsa, u holda BB orqali o'tgan barcha nurlar B 1 dan o'tadi. B 1 va B 2 B 2 va aksincha, ya'ni. BB, B 1 B 1, B 2 B 2 diafragmalarining har biri faol nurlarni cheklaydi.Kirish o'quvchisi - bu haqiqiy teshiklar yoki ularning tasvirlari, bu kiruvchi nurni eng ko'p cheklaydi, ya'ni. optik o'qning ob'ekt tekisligi bilan kesishgan nuqtasidan eng kichik burchak ostida ko'rinadi.Chiqish o'quvchisi - bu tizimdan chiqadigan nurni cheklaydigan teshik yoki uning tasviri. Kirish va chiqish o'quvchilari butun tizimga nisbatan birlashtirilgan.Kirish o'quvchisining rolini u yoki bu teshik yoki uning tasviri (haqiqiy yoki xayoliy) o'ynashi mumkin. Ba'zi muhim hollarda tasvirlangan ob'ekt yoritilgan teshik (masalan, spektrografning tirqishi) bo'lib, yorug'lik to'g'ridan-to'g'ri teshik yaqinida joylashgan yorug'lik manbai yoki yordamchi kondensator yordamida ta'minlanadi. Bunday holda, joylashishiga qarab, kirish o'quvchisining rolini manba chegarasi yoki uning tasviri yoki kondensatorning chegarasi va boshqalar o'ynashi mumkin.Agar diafragma diafragma tizimning oldida yotsa, u kirish ko'z qorachig'iga to'g'ri keladi va uning ushbu tizimdagi tasviri chiqish ko'z qorachig'i bo'ladi. Agar u tizimning orqasida joylashgan bo'lsa, u holda chiqish ko'z qorachig'iga to'g'ri keladi va uning tizimdagi tasviri kirish ko'z qorachig'i bo'ladi. Agar portlovchi moddaning diafragma diafragmasi tizim ichida joylashgan bo'lsa (6-rasm), u holda tizimning old tomonidagi uning tasviri B 1 B 1 kirish ko'z qorachig'i bo'lib xizmat qiladi va tizimning orqa tomonidagi B 2 B 2 tasviri xizmat qiladi. chiqish o'quvchisi sifatida. O'qning ob'ekt tekisligi bilan kesishgan nuqtasidan kirish ko'z qorachig'ining radiusi ko'rinadigan burchak "diafragma burchagi" deb ataladi va chiqish ko'z qorachig'ining radiusi nuqtadan ko'rinadigan burchak. o'qning tasvir tekisligi bilan kesishishi proyeksiya burchagi yoki chiqish diafragma burchagidir.
Zamonaviy optik tizimlar.Yupqa linza eng oddiy optik tizimdir. Oddiy nozik linzalar, asosan, ko'zoynak uchun ko'zoynak shaklida qo'llaniladi. Bundan tashqari, linzani kattalashtiruvchi oyna sifatida ishlatish yaxshi ma'lum.Ko'pgina optik qurilmalarning ta'sirini - proyeksiya lampasi, kamera va boshqa qurilmalarni sxematik ravishda ingichka linzalar ta'siriga o'xshatish mumkin. Biroq, yupqa linzalar, asosiy optik o'q bo'ylab yoki unga katta burchak ostida manbadan keladigan tor bir rangli nur bilan chegaralanishi mumkin bo'lgan nisbatan kamdan-kam hollarda yaxshi tasvirni beradi. Ko'pgina amaliy masalalarda, agar bu shartlar bajarilmasa, nozik linzalar tomonidan yaratilgan tasvir juda nomukammaldir. Shuning uchun, ko'p hollarda, ko'p miqdordagi sinishi yuzalariga ega bo'lgan va bu sirtlarning yaqinligi talabi bilan cheklanmagan (nozik linzalar qondiradigan talab) murakkabroq optik tizimlarni qurishga murojaat qiladi. Umuman olganda, inson ko'zi diametri taxminan 2,5 sm bo'lgan sharsimon tana bo'lib, u ko'z olmasi deb ataladi (10-rasm). Ko'zning shaffof bo'lmagan va kuchli tashqi qobig'i sklera deb ataladi va uning shaffof va yanada qavariq old qismi shox parda deb ataladi. Ichkarida sklera ko'zni oziqlantiradigan qon tomirlaridan tashkil topgan xoroid bilan qoplangan. Shox pardaga qarshi xoroid turli odamlarda teng bo'lmagan rangga ega bo'lgan ìrísíga o'tadi, u shox pardadan shaffof suvli massaga ega kamera bilan ajratiladi o'quvchi deb ataladi, uning diametri har xil bo'lishi mumkin. Shunday qilib, iris yorug'likning ko'zga kirishini tartibga soluvchi diafragma rolini o'ynaydi. Yorqin nurda ko'z qorachig'i kamayadi, kam yorug'likda esa ko'payadi. Ko'z olmasining ichida ìrísí orqasida linza joylashgan bo'lib, u shaffof moddaning ikki qavariq linzasi bo'lib, sinishi indeksi taxminan 1,4 ga teng. Ob'ektiv halqasimon mushak bilan chegaralangan bo'lib, uning sirtlarining egriligini va shuning uchun uning optik kuchini o'zgartirishi mumkin.Ko'zning ichki qismidagi xoroid fotosensitiv nerv shoxlari bilan qoplangan, ayniqsa o'quvchining qarshisida qalin. Bu shoxchalar retinani hosil qiladi, unda ko'zning optik tizimi tomonidan yaratilgan ob'ektlarning haqiqiy tasviri olinadi. Retina va linzalar orasidagi bo'shliq jelatinsimon tuzilishga ega bo'lgan shaffof shishasimon tana bilan to'ldirilgan. To'r pardadagi narsalarning tasviri teskari. Biroq, fotosensitiv asabdan signallarni qabul qiluvchi miya faoliyati barcha ob'ektlarni tabiiy holatda ko'rish imkonini beradi.Ko'zning halqasimon mushaklari bo'shashganda, retinada uzoqdagi narsalarning tasviri olinadi. Umuman olganda, ko'zning qurilmasi shundayki, odam ko'zdan 6 m dan yaqinroq bo'lmagan joyda joylashgan kuchlanishsiz narsalarni ko'ra oladi. Bu holda yaqinroq ob'ektlarning tasviri retinaning orqasida olinadi. Bunday ob'ektning aniq tasvirini olish uchun halqasimon mushak ob'ektning tasviri to'r pardaga tushguncha linzalarni tobora ko'proq siqadi va keyin linzani siqilgan holatda ushlab turadi.Shunday qilib, inson ko'zining "fokuslanishi" halqa mushaklari yordamida linzalarning optik kuchini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Ko'zning optik tizimining undan turli masofalarda joylashgan ob'ektlarning aniq tasvirlarini yaratish qobiliyati akkomodatsiya deb ataladi (lotincha "joylashish" dan - moslashish). Juda uzoq ob'ektlarni ko'rishda parallel nurlar ko'zga kiradi. Bunday holda, ko'z cheksizlikka moslashtirilgan deb aytiladi.Ko'zning akkomodatsiyasi cheksiz emas. Dumaloq mushak yordamida ko'zning optik quvvati 12 diopterdan oshmasligi mumkin. Uzoq vaqt davomida yaqin narsalarni ko'rganda, ko'z charchaydi, halqasimon mushak bo'shashadi va ob'ektning tasviri xiralashadi.Inson ko'zlari nafaqat kunduzi ob'ektlarni yaxshi ko'rishga imkon beradi. Ko'zning retinada fotosensitiv nervlarning uchlarini turli darajadagi tirnash xususiyati bilan moslashish qobiliyati, ya'ni. kuzatilayotgan ob'ektlarning turli darajadagi yorqinligiga moslashish deyiladi.Ko'zlarning ko'rish o'qlarining ma'lum bir nuqtada yaqinlashishi konvergentsiya deb ataladi. Agar ob'ektlar odamdan sezilarli masofada joylashgan bo'lsa, ko'zlarni bir ob'ektdan ikkinchisiga o'tkazganda, ko'z o'qlari orasidagi masofa deyarli o'zgarmaydi va odam ob'ektning holatini to'g'ri aniqlash qobiliyatini yo'qotadi. . Jismlar juda uzoqda bo'lsa, ko'z o'qlari parallel bo'ladi va odam o'zi qarayotgan narsaning harakatlanayotgan yoki harakat qilmasligini aniqlay olmaydi. Jismlarning holatini aniqlashda ma'lum bir rolni, shuningdek, odamga yaqin joylashgan narsalarni ko'rishda linzalarni siqib chiqaradigan halqa mushaklarining kuchi ham o'ynaydi
|
| |
