Интерференцийн хэрэглээ, нимгэн хальсан интерференц

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 10:35

Өнөөдөр бид шинжлэх ухаан, өдөр тутмын амьдралд хөндлөнгийн хэрэглээний талаар ярилцаж, энэ үзэгдлийн физик утгыг илчилж, түүнийг нээсэн түүхийн талаар ярих болно.

Тодорхойлолт ба тархалт

Байгаль, технологийн аливаа үзэгдлийн ач холбогдлын талаар ярихын өмнө эхлээд тодорхойлолт өгөх хэрэгтэй. Өнөөдөр бид сургуулийн сурагчид физикийн хичээлд суралцдаг үзэгдлийг авч үзэж байна. Тиймээс интерференцийн практик хэрэглээг тайлбарлахаасаа өмнө сурах бичигт хандъя.

Эхлэхийн тулд энэ үзэгдэл нь усны гадаргуу дээр эсвэл судалгааны явцад үүсдэг бүх төрлийн долгионд хамаатай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс интерференц гэдэг нь хоёр ба түүнээс дээш когерент долгионы далайцын өсөлт, бууралт бөгөөд тэдгээр нь орон зайн нэг цэгт нийлсэн тохиолдолд үүсдэг. Энэ тохиолдолд максимумыг антинод гэж нэрлэдэг ба минимумыг зангилаа гэж нэрлэдэг. Энэ тодорхойлолт нь хэлбэлзлийн процессын зарим шинж чанарыг агуулдаг бөгөөд үүнийг бид дараа нь дэлгэх болно.

Долгионуудыг давхцуулснаас үүсэх зураг (мөн маш олон байж болно) нь зөвхөн хэлбэлзэл нь орон зайн нэг цэгт хүрч ирэх фазын ялгаанаас хамаарна.

Гэрэл бас долгион юм

Эрдэмтэд XVI зуунд ийм дүгнэлтэд хүрсэн. Оптикийн шинжлэх ухааны үндэс суурийг дэлхийд алдартай Английн эрдэмтэн Исаак Ньютон тавьсан. Гэрэл нь тодорхой элементүүдээс бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн хэмжээ нь түүний өнгийг тодорхойлдог гэдгийг тэр анх ойлгосон юм. Эрдэмтэн дисперс ба хугарлын үзэгдлийг нээсэн. Тэрээр линз дээрх гэрлийн хөндлөнгийн оролцоог ажигласан анхны хүн юм. Ньютон янз бүрийн орчин дахь хугарлын өнцөг, давхар хугарал, туйлшрал зэрэг цацрагийн шинж чанаруудыг судалжээ. Түүнийг хүн төрөлхтний тусын тулд долгионы интерференцийг анх удаа ашигласан гэж үздэг. Хэрэв гэрэл чичиргээ биш байсан бол энэ бүх шинж чанарыг харуулахгүй гэдгийг Ньютон ойлгосон.

Гэрлийн шинж чанарууд

Гэрлийн долгионы шинж чанарууд нь:

1. Долгионы урт. Энэ нь нэг савлуурын хоёр зэргэлдээх өндөрлөгүүдийн хоорондох зай юм. Энэ нь харагдахуйц цацрагийн өнгө, энергийг тодорхойлдог долгионы урт юм.
2. Давтамж. Энэ нь нэг секундэд тохиолдох бүрэн долгионы тоо юм. Энэ утгыг Герцээр илэрхийлсэн бөгөөд долгионы урттай урвуу пропорциональ байна.
3. Далай. Энэ нь хэлбэлзлийн "өндөр" эсвэл "гүн" юм. Хоёр хэлбэлзэл саад болох үед утга нь шууд өөрчлөгддөг. Далайц нь энэ долгионыг үүсгэхийн тулд цахилгаан соронзон орон хэр хүчтэй хөндөгдсөнийг харуулж байна. Энэ нь мөн талбайн хүчийг тохируулдаг.
4. Долгионы үе шат. Энэ нь өгөгдсөн цагт хүрч буй хэлбэлзлийн хэсэг юм. Хэрэв интерференцийн үед хоёр долгион нэг цэг дээр таарвал тэдгээрийн фазын зөрүүг π нэгжээр илэрхийлнэ.
5. Уялдаа холбоо бүхий цахилгаан соронзон цацрагийгижил шинж чанарууд. Хоёр долгионы уялдаа холбоо нь тэдгээрийн фазын зөрүүний тогтмол байдлыг илэрхийлдэг. Ийм цацрагийн байгалийн эх үүсвэр байхгүй, зөвхөн зохиомлоор бий болдог.

Эхний хэрэглээ нь шинжлэх ухаан юм

Сэр Исаак гэрлийн шинж чанарууд дээр шаргуу, шаргуу ажилласан. Тэрээр янз бүрийн хугарлын тунгалаг орчиноос призм, цилиндр, хавтан, линзтэй тулгарах үед цацраг туяа хэрхэн ажилладагийг ажигласан. Нэгэн удаа Ньютон гүдгэр шилэн линзийг муруй гадаргуутай шилэн хавтан дээр байрлуулж, параллель цацрагийн урсгалыг бүтэц рүү чиглүүлэв. Үүний үр дүнд радиаль тод, бараан цагираг нь линзний төвөөс салж байна. Гэрэлд хаа нэгтээ туяаг унтрааж, харин эсрэгээр нь сайжруулдаг үе үе шинж чанар байгаа тохиолдолд л ийм үзэгдлийг ажиглаж болно гэж эрдэмтэн тэр даруй таамаглав. Цагираг хоорондын зай нь линзний муруйлтаас хамаардаг тул Ньютон хэлбэлзлийн долгионы уртыг ойролцоогоор тооцоолж чадсан. Ийнхүү Английн эрдэмтэн анх удаа интерференцийн үзэгдлийн тодорхой хэрэглээг олсон байна.

Слит интерференц

Гэрлийн шинж чанарыг цаашид судлахын тулд шинэ туршилт хийж, явуулах шаардлагатай болсон. Нэгдүгээрт, эрдэмтэд нэлээн ялгаатай эх үүсвэрээс уялдаатай цацраг үүсгэх аргыг сурч мэдсэн. Үүнийг хийхийн тулд дэнлүү, лаа эсвэл нарнаас гарах урсгалыг оптик төхөөрөмж ашиглан хоёр хуваасан. Жишээлбэл, туяа шилэн хавтанг 45 градусын өнцгөөр цохиход түүний хэсэгхугарч цааш дамжих ба хэсэг нь туссан байна. Хэрэв эдгээр урсгалыг линз ба призмийн тусламжтайгаар зэрэгцээ хийвэл тэдгээрийн фазын ялгаа тогтмол байх болно. Туршилтын явцад гэрэл нь цэгийн эх үүсвэрээс сэнс шиг гарахгүйн тулд ойрын фокустай линз ашиглан цацрагийг параллель болгосон.

Эрдэмтэд гэрлээр эдгээр бүх заль мэхийг олж мэдсэнийхээ дараа нарийн ангархай эсвэл хэд хэдэн ангархай зэрэг янз бүрийн нүхэнд интерференц үүсэх үзэгдлийг судалж эхэлсэн.

Интерференц ба дифракци

Дээр дурдсан туршлага нь гэрлийн өөр нэг шинж чанар болох дифракцийн улмаас боломжтой болсон. Долгионы урттай харьцуулах хангалттай бага саад бэрхшээлийг даван туулж, хэлбэлзэл нь түүний тархалтын чиглэлийг өөрчлөх чадвартай. Үүнээс болж нарийхан ангарсны дараа цацрагийн нэг хэсэг нь тархалтын чиглэлийг өөрчилж, налуу өнцгийг өөрчлөөгүй цацрагуудтай харилцан үйлчилдэг. Тиймээс интерференц ба дифракцийн хэрэглээг бие биенээсээ салгаж болохгүй.

Загвар ба бодит байдал

Энэ хүртэл бид бүх гэрлийн цацрагууд хоорондоо параллель, уялдаатай байдаг идеал ертөнцийн загварыг ашигласан. Түүнчлэн интерференцийн хамгийн энгийн тайлбарт ижил долгионы урттай цацрагууд үргэлж тулгардаг гэсэн үг юм. Гэвч бодит байдал дээр бүх зүйл тийм биш юм: гэрэл нь ихэвчлэн цагаан өнгөтэй байдаг бөгөөд энэ нь нарнаас өгдөг бүх цахилгаан соронзон чичиргээнээс бүрддэг. Энэ нь илүү төвөгтэй хуулийн дагуу хөндлөнгийн оролцоо үүсдэг гэсэн үг.

Нимгэн хальс

Энэ төрлийн хамгийн тод жишээГэрлийн харилцан үйлчлэл нь нимгэн хальсан дээр гэрлийн цацраг тусах явдал юм. Хотын шалбаагт дусал бензин дусахад гадаргуу нь солонгын бүх өнгөөр гялалзана. Энэ нь хөндлөнгийн оролцооны үр дүн юм.

Гэрэл хальсны гадаргуу дээр тусч, хугарч, бензин, усны хил дээр унаж, ойж, дахин хугарна. Үүний үр дүнд долгион нь гарц дээр тааралддаг. Тиймээс нэг нөхцөл хангагдсанаас бусад бүх долгион дарагдана: хальсны зузаан нь хагас бүхэл долгионы урттай үржвэр юм. Дараа нь гаралтын үед хэлбэлзэл нь хоёр максимумтай тулгарах болно. Хэрэв бүрхүүлийн зузаан нь бүх долгионы урттай тэнцүү байвал гаралт нь хамгийн багадаа хамгийн ихийг давхарлаж, цацраг өөрөө унтрах болно.

Эндээс үзэхэд хальс зузаан байх тусам түүнээс гарах долгионы урт нь алдагдалгүй байх ёстой. Үнэн хэрэгтээ нимгэн хальс нь бүх төрлийн өнгийг тодруулахад тусалдаг бөгөөд технологид ашиглаж болно.

Зураг авалт болон гаджетууд

Хачирхалтай нь, хөндлөнгийн зарим хэрэглээг дэлхийн бүх загвар өмсөгчдөд мэддэг.

Үзэсгэлэнт эмэгтэй загвар өмсөгчдийн гол ажил бол камерын өмнө сайхан харагдах. Бүхэл бүтэн баг эмэгтэйчүүдийг зураг авалтад бэлтгэдэг: стилист, нүүр будалтын зураач, загвар, интерьер дизайнер, сэтгүүлийн редактор. Загвар өмсөгчийг гудамжинд, гэртээ инээдтэй хувцастай, инээдтэй позтой хүлээж, залхаах папараццичид зургуудаа олны хүртээл болгож чаддаг. Гэхдээ сайн тоног төхөөрөмж нь бүх гэрэл зурагчдад зайлшгүй шаардлагатай. Зарим төхөөрөмж хэдэн мянган долларын үнэтэй байж болно. дундИйм тоног төхөөрөмжийн гол шинж чанар нь оптикийн гэгээрэл байх болно. Мөн ийм төхөөрөмжөөс авсан зургууд маш өндөр чанартай байх болно. Үүний дагуу бэлтгэлгүйгээр одны харвах нь тийм ч тааламжгүй харагдахгүй.

Шүл, микроскоп, од

Энэ үзэгдлийн үндэс нь нимгэн хальсанд хөндлөнгөөс оролцох явдал юм. Энэ бол сонирхолтой бөгөөд нийтлэг үзэгдэл юм. Мөн зарим хүмүүсийн өдөр бүр гартаа барьдаг техникээс гэрлийн хөндлөнгийн хэрэглээг олдог.

Хүний нүд ногоон өнгийг хамгийн сайн мэдэрдэг. Тиймээс үзэсгэлэнтэй охидын гэрэл зураг нь спектрийн энэ хэсэгт алдаа агуулсан байх ёсгүй. Хэрэв камерын гадаргуу дээр тодорхой зузаантай хальс түрхвэл ийм төхөөрөмж нь ногоон тусгалгүй болно. Хэрэв анхааралтай уншигч ийм нарийн ширийн зүйлийг анзаарсан бол зөвхөн улаан, нил ягаан өнгийн тусгал байгаа нь түүнийг гайхшруулсан байх ёстой. Үүнтэй ижил хальсыг нүдний шилэнд түрхэнэ.

Гэхдээ бид хүний нүдний тухай биш харин хүсэл тэмүүлэлгүй төхөөрөмжийн тухай ярьж байгаа бол? Жишээлбэл, микроскоп нь хэт улаан туяаны спектрийг бүртгэх ёстой бөгөөд дуран нь оддын хэт ягаан туяаны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг судлах ёстой. Дараа нь өөр зузаантай тусгалын эсрэг хальс наана.