Kutsutaan valohäiriöiksi. Häiriöön liittyy valon voimakkuuden uudelleenjakautuminen avaruudessa seurauksena siitä, että joissain avaruuspisteissä aallot vahvistavat toisiaan, toisissa he heikentävät toisiaan.
Johdonmukaisuuden käsite liittyy useiden värähtelevien tai aaltoprosessien koordinoituun esiintymiseen ajassa ja tilassa. Koherentit aallot ovat saman luonteisia aaltoja, joilla on samat värähtelysuunnat, sama taajuus ja vakio vaihe-ero. Johdonmukaisille lähteille tuloksena oleva häiriökuvio on vakaa. Yksiväriset aallot - saman taajuuden aallolla rajoittamattomat aallot - täyttävät tämän ehdon. Kaikki oikeat valonlähteet ovat epäjohdonmukaisia. Tämä johtuu valoa säteilevästä mekanismista.
Esteen aidat ja erottuvat hiukkasaallot. Diffraktio on esteitä törmäävien aaltojen suoraviivaisen etenemisen vääristymä, joka antaa niiden mahdollisuuden ohittaa. Difraktioilmiö on ominaista aalloille; hiukkaset eivät diffraktio. Diffraktio antaa aaltojen ohittaa esteet. Diffraktion ansiosta voit kuulla äänet, jotka tehdään tietyssä huoneessa talosta toiseen. Kuva diffraktioilmiöstä. Rivit kuvaavat nesteissä leviäviä aaltojen puolikuvia; ruskeat suorakulmut edustavat puisia esteitä.
Kahdessa riippumattomassa valonlähteessä atomit säteilevät toisistaan \u200b\u200briippumattomasti. Kussakin atomissa säteilyprosessi kestää ~ 10 -8 s. Tänä aikana atomi emittoi säteilymäärän, joka voidaan mallintaa "kosinin aallon fragmentiksi", jota kutsutaan aaltojunaksi. Sitten atomi pysyy jonkin aikaa käyttämättömässä tilassa, jonka jälkeen se on innoissaan ja lähettää uuden junan. Aallon säteilemä juna ei ole millään tavoin yhteydessä toisiinsa. Siksi atomien spontaanisti lähettämät aallot ovat epäjohdonmukaisia.
Aallon diffraktio riippuu esteiden sijainnista eri tavoin. Tämä on aalto-ilmiö, joka on ominaista leikkausaalloille. Kun tämä ilmiö esiintyy, etenemisväliaineen kaikkien osien värähtelyt ovat samassa tasossa. Kuva polarisoidusta valosta. Kun polarisaattori kulkee pystysuoraan, vain pystysuorat värähtelyt välittyvät. Pystysuoran polarisaation jälkeen valo ei voi kulkea vaakatasossa polarisaattorin läpi. Tässä tapauksessa lopullinen valon voimakkuus riippuu polarisaattoreiden välisestä kulmasta.
Aallossa on monia muita mielenkiintoisia ilmiöitä. Täällä luetellaan muutama lisää. Leviäminen Tämä on ilmiö, jonka avulla aalto hajoaa moniin sen muodostamiin yksittäisiin aaltoihin. Vaimennus Tehokas vähennys aallon voimakkuudessa, joka ylittää materiaaliväliaineen ja on vuorovaikutuksessa sen kanssa. Resonanssi-ilmiö, joka esiintyy, kun jaksollinen ulkoinen agentti virittää värähtelyjärjestelmää taajuudella, joka on samanlainen kuin sen omilla taajuuksilla. Näissä olosuhteissa energian siirto ulkoisesta lähteestä järjestelmään on maksimi.
Yhden junan keskimääräinen kesto t coh sitä kutsutaan johdonmukaisuuden aika. Johdonmukaisuus esiintyy vain yhden junan ja koheesioajan sisällä t coh £ 10 -8 p. Jos aalto etenee homogeenisessa väliaineessa, värähtelyjen vaihe tietyssä avaruuskohdassa säilyy vain koheesioajan aikana t coh. Tänä aikana aalto etenee etäisyydellä l coh \u003d ct coh . nimeltään koherenssin pituus (tai junan pituus). Siten koheesiopituus on etäisyys, jonka aikana kaksi tai useampi aalto menettää koherenssin. Tästä seuraa, että valohäiriöiden havaitseminen on mahdollista vain optisilla polkueroilla, jotka ovat pienemmät kuin tietyn valonlähteen koheesiopituus.
Valon diffraktio on optinen ilmiö, joka liittyy valon aalto-ominaisuuksiin: diffraktiovaikutuksia ei voida selittää geometrisella optiikalla. Diffraktio tapahtuu, kun valon aallot kulkevat oppilaan läpi tai törmäävät esteeseen. Heidän valoaaltojensa reunat ovat "diffrogoituneita", jotka emittoituvat suuntiin, joita geometrinen optiikka ja taitekertoimet eivät voi ennustaa. Diffraktio perustuu rakentavien ja tuhoavien häiriöiden ilmiöihin valoaaltojen välillä ja tosiasiassa "riippuu aallonpituudesta".
Näkyvän valon diffraktio-ilmiöitä voidaan havaita tietyissä olosuhteissa, kun valkoinen valonsäde heijastaa rakenteella, joka sisältää toistuvia kuvioita, jotka diffundoivat tulevaa valoa, yksittäisillä junilla, joilla on eri aallonpituudet. Tämä johtuu miljoonien anturikuvien muodostamasta toistuvasta rakenteesta. Diffraktiokuvio ei ole samanlainen kuin potilailla, joilla on “läsnäolo”.
Avaruuden samassa pisteessä tapahtuvien värähtelyjen koheesiota, jonka määrää aaltojen yksivärinen aste, kutsutaan ajalliseksi koherenssiksi.
Koherenttien valoaaltojen saamiseksi käytetään menetelmää yhden lähteen lähettämän aallon jakamiseksi kahteen osaan (kuva 28), joka erilaisten optisten reittien läpi kuljettuaan menee päällekkäin ja havaitaan häiriökuvio.
Difraktion huomioon ottaminen on tärkeää silmän taitekestävyyden perusteelliselle tutkimukselle, koska diffraktio asettaa rajan silmän resoluution vahvuudelle. Diffraktiotehosteita voidaan käyttää kehittämään erityistä optiikkaa oftalmologiassa käytettäville implantteille, kuten diferatiivista optiikkaa, jota käytetään kaihileikkauksessa.
Diffraktiolle on ominaista valonsäteiden poikkeama polun suunnasta, jonka geometrinen optiikka säätelee. Diffraktiota havaitaan heti, kun valaisevan aallon etuosa törmää esteeseen, joka ei ole täysin läpinäkyvä sille: se tulee valon aallonmuotoisesta näkökulmasta ja voidaan tulkita häiriöilmiöksi, jolla on ääretön määrä aaltoja. Diffraktion ymmärtämiseksi on tarpeen muistaa joitain valon aaltosuunnitteluun liittyviä periaatteita, joiden eturintamassa on Huygens-periaate.
Olkoon erotus kahteen koherenttiin aaltoon tapahtua tietyssä pisteessä O. Pisteeseen M, jossa havaitaan häiriökuvio,
Yksi aalto on mennyt S 1 taitekerroinväliaineessa n 1, ja toinen tapa S 2 taitekerroinväliaineessa n 2. Jos pisteessä O värähtelyjen vaihe on paino-sitten pisteessä M ensimmäinen aalto herättää värähtelyjä 1 cosw(t-t 1 /v 1), toinen aalto - värähtelyt 2 cosw(t-t 2 /v 2) missä v 1 = c/n 1 , v 2 = kanssa/n 2, vastaavasti, ensimmäisen ja toisen aallon vaihenopeudet. Kohdassa M viritettyjen värähtelyjen vaihe-ero on yhtä suuri kuin:
Valon aaltoileva luonne ja Huygens-periaate johtavat mielenkiintoiseen ominaisuuteen. Huygens-periaate kertoo, että valo liikkuu askel askeleelta, kuten aalto, jokainen avaruuspiste emittoi valoa kaikkiin suuntiin purskeiden muodossa: Pinnan ilmaantuvuuden yhdensuuntaista suuntaa varten generoidut aallot kuitenkin lisääntyvät etenemissuuntaan ja peruuttavat toisiaan vastakkaiseen suuntaan. Kun valo kohtaa pienen rei'itetyn esteen - jos rei'itettyjen mitat ovat samassa järjestyksessä kuin aallonpituus, valo hajoaa esteen jälkeen, ikään kuin se "säteilyttäisiin" kaikkiin suuntiin perforoinnin jälkeen.
d \u003d w(s 2 / v 2 - s 1 / v 1) = (s 2 n 2-s 1 n 1) = (L 2-L 1) \u003d D (145)
Tietyn väliaineen valoaallon geometrisen reitin pituuden s tulosta ja tämän väliaineen taitekerrointa n kutsutaan optisen reitin pituudeksi L, ja D \u003d L 2 -L1 - optisen reitin erotus..
 |
Suurin ehto:
Rei'ityksen piste käyttäytyy Huygens-periaatteen mukaisesti ”uudelleen emitterina” ilman vierekkäisiä pisteitä, jotka neutraloivat sivusuunnassa lähetetyt aallot. Valo säteilee samoja ominaisuuksia kuin jos se lähettäisikin yhden pisteen lähteen, joka sitten saavuttaa tietyn alueellisen koheesion. Tätä ominaisuutta käytettiin Jungin kuuluisassa ”rako” -kokeessa, joka merkitsee virstanpylvästä. Vaiheaaltojen saapuminen näytön ommeltuihin rakoihin lisäsi peliautomaattien ulkopuolelle syntyvän melun näkyvyyttä.
Jungin kokeilu osoittaa valon aaltoilevan luonteen: sitä voidaan pitää ”kuningattaren” kokemuksena tällä alueella. Monokromaattinen valonsäde projisoidaan ensimmäiseen rei'itettyyn seulaan, jotta saadaan tilallisesti ”koherentti” pistelähde pienestä rei'ityksestä. Lähetetty valo kohtaa toisen rei'itetyn levyn, jossa on kaksi erillistä pientä reikää, ja se sijaitsee etäisyydellä ensimmäisestä levystä. Tämän levyn takana olevalla näytöllä tarkkaillaan tuloksena syntynyttä tällä tavalla muodostettua säteiden sekoitusta: sen sijaan, että näkisi kaksi rei'ityskeskipisteessä olevaa valopiikkia, havainnoidaan vuorottelevien tummien ja läpinäkyvien kaistojen sekvenssiä.
D \u003d ± ml 0 (146)
Vähimmäisolosuhteet:
D \u003d ± (2 m+1) . (147)
Kaavoissa (146), (147) t \u003d0, 1, 2, 3, ... - enimmäismäärä.
Kuvio 29 kuvaa Jungin kokemusta. Kaksi lieriömäistä koherenttia valoaaltoa (kuva 29 a) tulee todellisista tai kuvitteellisista lähteistä S1 ja S2, jotka ovat muodoltaan yhdensuuntaisia \u200b\u200bvalaisevia ohuita filamentteja tai kapeita rakoja. Aluetta, jolla nämä aallot menevät päällekkäin, kutsutaan häiriökenttään. Koko tällä alueella on vuorottelevia paikkoja, joissa on suurin ja pienin valon voimakkuus. Jos syötät näytön häiriökenttään E, niin häiriökuvio on näkyvissä siinä, joka lieriömäisten aaltojen tapauksessa on vaihtuvien vaaleiden ja tummien suoraviivaisten kaistojen muodossa. Häiriökuvion laskeminen kahdesta lähteestä etäisyydellä sijaitsevassa pisteessä P l lähteistä, voidaan suorittaa käyttämällä kahta kapeaa rakoa, jotka sijaitsevat pienellä etäisyydellä d toisistaan. Lähteet ovat johdonmukaisia \u200b\u200b(kuva 29 b).
Geometrisen optiikan teoria ei selitä tätä ilmiötä. Valon ”ballistinen” teoria ei voi myöskään ennustaa tätä tulosta. Vain aalto-teoria antoi mahdollisuuden selittää havaittu tulos: kunkin aallon amplitudin mukaan avaruuspisteessä tapahtuu joko vahvistus tai tuhoaminen kaikissa välitilanteissa. Vaaleiden ja tummien kaistojen välinen etäisyys sekä näiden kaistojen intensiteetti voidaan laskea reikien välisen etäisyyden ja aallonpituuden perusteella. Tämä ”häiriöiden” ilmiö vahvistaa Jungin intuition, joka on vakuuttunut siitä, että valo on aalto.
Optisen iskun ero:
D \u003d S 2 - S 1 .
Kuvasta 29 b meillä on:
, 
(S2 - S1) . (S2 + S1) = 2xd,
Kunto l \u003e\u003e dsiitä seuraa S2 + S1"2 l,siksi
D \u003d xd / l
Korvaamalla tämä D-arvo maksimi- ja minimiehtoihin, saadaan maksimien koordinaatit:
Youngin kokeilu johti lukuisiin ”tyttöjen” kokeisiin, joissa valo korvattiin elektronilla, sitten monimutkaisilla atomilla ja molekyyleillä: havaitsemme joka kerta häiriöilmiöitä, jotka heijastavat tiettyä käyttäytymistä. aineen aalto! Kvanttiteoria selittää nämä ilmiöt, joista omituisin liittyy Jungin reikäkokeen toteuttamiseen lähettämällä yksi valon fotoneihin.
Seuraava kuva näyttää suunnat, joissa rakentava ja tuhoisa häiriö esiintyy. Esitys diffraktiojärjestyksistä, jotka syntyy melusta, joka on syntynyt Jungin kokeilun tiukasti toisistaan \u200b\u200bolevista aukoista. Yksi "harmaa" näkökulma tietyissä suunnissa vastaa aaltojunien "neutralointia".
x max= ± m l 0 ( m = 0,1,2, …) (148)
Intensiteetin minimien koordinaatit määritetään kaavalla:
x min \u003d ± (2 m+1) (m = 0,1,2, …) (149)
Kaavoissa (148) ja (149) kokonaisluku m on häiriön maksimin järjestys.
Häiriöiden kaistanleveys dx kutsutaan etäisyydeksi kahden vierekkäisen minimivoimakkuuden välillä
Häiriöiden geometrinen selitys
Siksi havaittujen ilmiöiden alkuperä selitetään häiriöiden esiintymisellä reikien hajautettujen aaltojen välillä. Vasemmalla korosimme kahta aaltojunia, jotka häiritsevät tuhoavasti: tähän suuntaan, valovoima on nolla. Oikealla puolella päinvastoin, aallot muuttuvat rakentavasti: voimakkuuden huippu havaitaan tähän suuntaan. On mahdollista, että aallonpituus ja reikien välinen etäisyys määrittävät voimakkuuden ja valokaistojen välisen etäisyyden.
Silmästä iiriksen pupillin reuna on tärkein valon diffraktiolähde, joka myötävaikuttaa verkkokalvon kuvan muodostumiseen: fysiologisesti diffraktio on vähäistä, kun taas pupillien halkaisija on yli noin 2 mm. Millimetrin sisällä pupillidiffraktio johtaa verkkokalvon kuvan huomattavaan heikkenemiseen; tuloksena on kuitenkin syväterävyyden lisääntyminen.
Intensiivisuusjakauma häiriökuviossa on esitetty kuvassa 30. Kahden vierekkäisen maksimin välinen etäisyys
voimakkuudeksi kutsutaan häiriöiden väliseksi etäisyydeksi. Se määritetään myös kaavalla (150). Kun siirrytään koordinaattia pitkin
y-akseli etäisyydellä, joka on yhtä suuri kuin häiriöliuskan leveys Ahts. siirryttäessä yhdestä häiriön maksimista naapuriin, reittiero A muuttuu yhdellä aallonpituudella λ. Kuvassa 30
Diffraktio tuhoaa geometrisen optiikan tiukan leimauksen, optisesti täydellisellä silmällä on tiukka leimaus; pisteen kuva on kohta, jossa kaikki silmän läpi leviävät säteet kohtaavat aalto-optiikassa, diffraktio rajoittaa silmän optista laatua, varsinkin kun pupillin halkaisija on pieni.Jos optisista aberraatioista puuttuu, diffraktio lisää verkkokalvon polttopisteen, joka tulee leveämmäksi kuin kuva äärettömästi pieni pistelähde. Pisteen kuva ei siis ole koskaan piste; mutta tehtävä, joka vastaa valoisaa "leviämistä".
 |
Voimakkuuden jakautumista, jopa yksivärisessä valossa, tarkkaillaan vain hehkuvan hehkuvan hehkulangan paksuuden tai raon leveyden kanssa. Valonlähteen äärellisten mittojen tapauksessa häiriökuvio muuttuu vähemmän teräväksi ja voi jopa kadota kokonaan. Tämä selitetään sillä, että jokainen lähteen piste antaa näytöllä oman häiriökuvion, joka ei välttämättä ole sama kuin muiden pisteiden kuvio. Jotta häiriökuvio muuttuisi selväksi, seuraavien edellytysten on täytyttävä: d << L.
Väistämättömän diffraktion lisäksi tätä sirontaa voidaan parantaa optisten poikkeamien läsnäololla. Kun silmässä ei ole optisia poikkeavuuksia, vain diffraktio vähentää leimautumista. Polttopiste näyttää ilmalliselta: valoisa keskushuippu, jota ympäröivät tummemmat renkaat. Keskuspiikin halkaisija voidaan ennustaa käyttämällä jotakin geometriaa ja suhteellisen yksinkertaista päättelyä. Yksinkertaisuuden vuoksi emme voi kuvitella oppilasta levynä, vaan kahdessa ulottuvuudessa olevana rakona.
Kaikille näille pisteparille on olemassa keskinäinen ”neutralointi” valon voimakkuudesta направлении-suunnassa. Pyöreälle oppilaalle on välttämätöntä kertoa saatu arvo. Mitä pidempi aallonpituus, sitä suurempi leveys. Intuitiivisesti, kun valo kohtaa toistuvan kuvion, joka koostuu esteistä tai toistuvista kuvioista, joiden mitat ovat suhteellisen lähellä aallonpituuden mittoja, häiriöilmiöt johtavat tiettyyn energian jakautumiseen. hehkuva. Trifokiaalisen diffraktiokuvion suunnittelu perustuu samoihin periaatteisiin, joita sovelletaan hienoimmin.
Häiriöharkojen leveys ja niiden välinen etäisyys riippuvat aallonpituudesta l 0. Vain kuvan keskellä, kun x \u003d 0 kaikkien aallonpituuksien maksimit ovat samat. Näytön keskellä on valkoinen raita. Mitä pidempi aallonpituus, sitä suurempi on sen maksimiarvon (148) koordinaatti, joten valkoisen valon lähteissä spektrit alkavat purppuranpunaisella ja päättyvät punaisella punaisella näytöllä pisteen O. molemmilla puolilla. Tässä tapauksessa m - taajuuksien järjestys.
Siten ymmärretään, että aallonpituus vaikuttaa diffraktion suuntaan. Tämä on tärkeämpää aallonpituuksille kuin lyhyille. Siten diffraktio indusoi värien poikkeaman taittumisen väreihin nähden. Arkielämässä voimme havaita diffraktiovaikutuksia, kuten CD-levyn kaiverretun puolen sateenkaariheijastuksia, jotka ovat seurausta samanlaisesta ilmiöstä: kulmat, joissa värejä havaitaan, vastaavat diffraktiohilan enimmäisdiffraktiokulmia kullekin aallonpituudelle; levyn valaisevan valon tulisi tietysti olla monikromaattinen.
Kun siirryt pois kuvan keskustasta, eri värien maksimit muuttuvat yhä enemmän toisiinsa nähden. Tämä johtaa häiriökuvion hämärtymiseen. Monokromaattisessa valossa erotettavien häiriökaistojen lukumäärä kasvaa huomattavasti. Mittaamalla kaistaleiden välinen etäisyys D xja tietäminen l ja d,voidaan laskea kaavalla (150) l 0 . Eri värien valonsäteiden aallonpituudet määritettiin ensin valon häiriökokeista.
Diffraktio vaikuttaa verkkokalvon kuvan laatuun vähemmän kuin täydellisen aberraation esiintyminen, ainakin nykyisillä pupillin halkaisijoilla. Hajapistettä laskettaessa diffraktio otetaan huomioon. Mekaanisten aaltojen heijastus - valon aaltojen heijastus. Heijastuslaki: tuleva palkki, heijastunut palkki ja normaali valhe samalla tasolla. Tulokulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma.
Diffraktioaalto. Diffraktio on ilmiö, joka liittyy aallon etenemispolun poikkeavuuteen, kun he kohtaavat esteen polullaan. Tämä pätee kaikentyyppisiin aaltoihin, kuten ääni, aallot veden pinnalla tai sähkömagneettiset aallot, kuten valo- tai radioaallot. Difraktio riippuu raon tai esteen aallonpituudesta ja koosta: tämä selittää, miksi ääni, joka on aalto, voi kiertää kulmien ympäri, kun valo ei toimi. Siksi valon diffraktion vaikutukset ovat hyvin pienet verrattuna ääniaaltojen tai veden vaikutuksiin.
Kun koherentit aallot leikkaavat avaruudessa, tapahtuu häiriöitä. Sitä havaitaan myös optiikassa, mikä vahvistaa valon aalto-luonteen.
Häiriöt ovat fyysinen ilmiö, joka koostuu energian uudelleenjakautumisesta tilassa, jossa aaltojen leikkaus tapahtuu.
Mutta häiriöiden havaitsemiseksi on täytettävä vähintään kolme ehtoa:
1. Aallontaajuuden tulisi olla sama, 
jossa
2. Aaltojen vaiheet voivat olla erilaisia, mutta vaihe-ero (
) täytyy pysyä ennallaan.
3. Aallotien optinen ero leikkauspisteeseen (missä ja - aika ja johdonmukaisuuden pituus) tulisi olla pienempi kuin johdonmukaisuuden pituus. n ∙ L optinen polku n - väliaineen absoluuttinen taitekerroin.
Häiriöitä ei tule, jos aallot polarisoituvat toisiinsa nähden kohtisuorassa suunnassa (Arago ja Fresnel, 1816).
Kahden yksivärisen aallon leikkauspisteessä
|
|
|
|
(2) |
valon voimakkuus risteyksessä on:
|
|
Tyhjiölle ( n\u003d 1) voit saada:
1. Ehto max -
- kevyt viiva
2. Ehto min–
- tumma viiva
numero mkutsutaan häiriöiden järjestykseksi. Helpoin tapa havaita häiriöitä on laserilla, kuten lasersäteilylle on ominaista pitkä koherenssipituus , ja siksi käskee häiriö m voi olla erittäin suuri.
harjoitus 1. Jungin häiriökokemus. Kahden aikavälin etäisyyden määrittäminen.
Tämä koe koostuu tarkkailemalla kahden aallon häiriökuviota, joka johtuu alkuperäisen säteen jakautumisesta kahteen osaan käyttämällä kahta kapeaa yhdensuuntaista rakoa ja jotka sijaitsevat etäisyydellä toisistaan \u200b\u200b(aaltorakenteen jakamismenetelmä) (kuva 1).
|
|
Kuviosta 1 voidaan saada iskun eron arvo
|
|
täällä h\u003d OM.
Näytön raidojen leveys voidaan arvioida kahden vierekkäisen etäisyytenä maxesim. 1 ja 2
|
|
|
|
|
|
sitten , laskentaan on tarpeen mitataL ja kaistojen välinen etäisyys pisteessäl=632,8 mm .
joten:
Koe voidaan toistaa muille lähtö- ja paripaikoille opettajan suosituksella.
Harjoitus 2. Valon häiriöiden havaitseminen Fresnel-biprismin avulla ja sen taitekulman laskeminen.
Tässä harjoituksessa, kuten edellisessäkin, toteutetaan yksi menetelmistä koherenttien valoaaltojen saamiseksi - aallonfrontjako-menetelmä. Valoaallon erottamiseksi kahteen käytetään prismaa, jonka huippukulma on lähellä 180 °.
Käyttämällä korkealaatuista keräyslinssiä (mikroskooppimikroskooppi), yhdensuuntainen lasersäde tarkennetaan ja polttopiste toimii pistelähteenä S , jonka aallon etuosa on pallomainen. Kokeellinen suunnittelu on esitetty kuvassa 2.
|
|
Kytke laser päälle ja osoita sitä näytölle optisen penkin keskellä.
Laita lyhyt tarkennuslinssi säteen polulle L ( f \u003d 20mm ). Varmista, että ruudun pisteen keskipiste putoaa kohtaan, jossa oli jälkiä kohdistamattomasta lasersäteestä (kohta 1.)
Aseta biprismi erilaisen säteen polulle niin, että se "leikkaa" säteen kahteen identtiseen osaan. Jotta näytön häiriökuvio olisi riittävän selkeä, aseta se etäisyydelle b≥ 2m.
Tuloksena oleva kuva on luonnosteltava.
Kuten kuvasta voidaan nähdä, näytön häiriökuvio saadaan kahdesta kuvitteellisesta lähteestä S ¢ ja S ¢¢ saatu yhdeltä kelvolliselta S. Siksi aallot alkaen S ¢ ja S ¢¢ ovat johdonmukaisia. Näytön vierekkäisten kaistojen välisten etäisyyksien laskeminen johtaa kaavaan:
|
|
Harjoitus 3. Tasaisen kaltevuuden häiriölinjojen havaitseminen ja häiriöjärjestyksen määrittäminen.
Häiriöiden "samankaltaisten viivojen" ulkonäön luonne voidaan ymmärtää, jos seuraavissa kaavioissa tarkastellaan säteilypolkua taso-rinnakkaisen läpinäkyvän levyn avulla, jonka paksuus on d.
a) Lähde on äärettömän kaukana levystä, ja säteet 1 ja 2 ovat melkein yhdensuuntaiset (kuva 3).
|
|
|
|
jos 
.
Jos kyseessä on kaltevuus, iskun ero
|
|
jos 
.
- ”puoliaallon häviö” heijastuneena tiheämmästä väliaineesta. Seurauksena on, että jokaisella kaltevuudella on oma häiriöalue (1 ja 2, 1 ¢ ja 2 ¢¢) ), lokalisoitu äärettömyyteen. Sen havainnointi voidaan suorittaa linsseillä.L 1 ja L 2.
b) Pistelähde - S (kuva 4).
|
|
Jos käytät valonsäteen päässäS suurella kulma-aukolla, joka valaisee ohutta levyä, näytöllä havaitaan kuva vaaleista ja tummista renkaista, jotka vastaavat tiettyjä kulmakulmia. Tässä harjoituksessa käytetään seuraavaa mallia: lasersäteily ohjataan keräyslinssiin (mikrolinssiin), jonka runkoon asetetaan näyttö, jonka keskellä on reikä (kuva 5). Tämän avulla voit tarkkailla häiriökuviota levystä takaisin heijastuvissa säteissä. Tasaisia \u200b\u200bkaltevuuskaistoja ei tässä tapauksessa ole lokalisoitu, ts. niitä voidaan havaita kaikkialla.
|
|
Häiriöjärjestys m on suurin m maxkun säteet putoavat levylle normaalisti (
), koska tässä tapauksessa iskuero on suurin ja yhtä suuri kuin 
:
sitten. Tätä kaavaa voidaan käyttää, jos levyn paksuus tiedetään.d ja sen taitekerroin n.
Meidän tapauksessamme, kun levyn paksuus on tuntematon, tarkka laskenta johtaa kaavaan, joka liittyy valorenkaan määrään Ksen säde Rja m max
|
|
Tämän suhteen avulla voit laskeam max, mukaan lukien graafisesti, jos piirrät funktion y \u003d ahjossa y \u003d
Mittaa valorenkaiden säde alkaenk= 1 (k\u003d 1,2,3,4,5 ... 10). Saatujen kokeellisten tietojen tulisi sopia suoralle linjalle, joka on suoritettava ottaen huomioon mittausvirheet.
Laske aikataulun mukaan suurin häiriöjärjestys ja arvioi myös levyn paksuus tekemättä tämän paksuuden suoria mittauksia.
Teoreettinen osa
Mikä on aaltohäiriöiden ilmiö?
Missä olosuhteissa valon aallon häiriöitä havaitaan?
Miksi häiriöjärjestys rinnakkaislevyn kokeessa on suurin, kun säteiden esiintyvyys on normaali?
Tallenna kahden säteen optisen reitin eron ja vaihe-eron välinen suhde.
Mitä eroa häiriöillä ja diffraktioilla on? Mikä on heidän yhtenäisyytensä?
Kuvassa 1 7 S1 ja S2 johdonmukaiset lähteet l 1 = l 2 \u003d 0,1 m. Säteet tulevat pisteeseen P makuulla kahden median välisellä rajapinnalla. Mikä on geometrisen ja optisen reitin ero, jos taitekerroin?n 1= 1 n 2= 1,5.
Kirjoita muistiin ja selitä vaihevaiheisten värähtelyjen fyysinen merkitys, vahvistusolosuhteet ja valon voimakkuuden vaimennus häiriöiden aikana.
Kuinka diffraktio-ilmiö vaikuttaa näytön intensiteetin jakautumiseen Jungin kokeessa?
Selitä häiriökuvion ”hienon” rakenteen ulkonäkö Jungin kokeilussa.
Kuinka mitataan etäisyys häiriöiden reunojen välillä?
Mikä on kolmas kokeilu, jossa käytetään mikrolinssiä, ei linssiä?
Mikä on tuloksena syntyvä kahden lähteen aiheuttamien häiriöiden voimakkuus, jos kukin lähde luo voimakkuuden näytön pisteessäminä 1 = minä 2 \u003d 1, ja häiriöjärjestys on: 1)m=9,25; 2) m=99,5; 3) m=999,75?
Määritä lasilevyn paksuus käyttämällä maksimaalisen häiriöjärjestyksen mittaustuloksia.
Todista, että häiriöjärjestys normaaliin säteen esiintymiseen levyllä on suurin.
Suuntaa lasersäde himmeälle lasilevylle. Näet, että valaistu piste vilkkuu, sillä on rakeinen rakenne. Selitä tämä vaikutus (Landsberg G.S. "Optics", s. 109)