Кедергі қолдану, жұқа пленка кедергісі

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Бүгін біз ғылымда және күнделікті өмірде араласуды қолдану туралы сөйлесеміз, бұл құбылыстың физикалық мәнін ашамыз және оның ашылу тарихы туралы айтамыз.

Анықтамалар мен таратулар

Табиғаттағы және техникадағы құбылыстың маңызы туралы айтпас бұрын, алдымен анықтама беру керек. Бүгін біз мектеп оқушыларының физика сабағында оқитын құбылысын қарастырамыз. Сондықтан интерференцияның практикалық қолданылуын сипаттамас бұрын оқулыққа жүгінейік.

Ең алдымен, бұл құбылыс толқындардың барлық түрлеріне қатысты екенін атап өткен жөн: су бетінде немесе зерттеу кезінде пайда болатындар. Сонымен, интерференция дегеніміз екі немесе одан да көп когерентті толқындардың амплитудасының ұлғаюы немесе азаюы, егер олар кеңістікте бір нүктеде кездессе. Бұл жағдайда максимумдар антинодтар, ал минимумдар түйіндер деп аталады. Бұл анықтама тербелмелі процестердің кейбір қасиеттерін қамтиды, біз оларды сәл кейінірек ашамыз.

Толқындарды бір-бірінің үстіне қою нәтижесінде пайда болатын сурет (және олардың көп болуы мүмкін) тек тербелістер кеңістіктегі бір нүктеге келетін фазалар айырмашылығына байланысты.

Жарық та толқын

Мұндай қорытындыға ғалымдар XVI ғасырда келді. Оптиканың ғылым ретінде негізін әлемге әйгілі ағылшын ғалымы Исаак Ньютон қалаған. Ол жарықтың белгілі бір элементтерден тұратынын, олардың мөлшері оның түсін анықтайтынын алғаш түсінді. Ғалым дисперсия және сыну құбылысын ашты. Және ол линзалардағы жарықтың интерференциясын бірінші болып байқады. Ньютон сәулелердің әртүрлі ортадағы сыну бұрышы, қос сыну, поляризация сияқты қасиеттерін зерттеді. Ол адамзат игілігі үшін толқындық интерференцияны бірінші рет қолданғаны саналады. Ал егер жарық тербеліс болмаса, бұл сипаттамалардың барлығын көрсетпейтінін Ньютон түсінді.

Жарық қасиеттері

Жарықтың толқындық қасиеттеріне мыналар жатады:

1. Толқын ұзындығы. Бұл бір бұрылыстың көршілес екі биіктігінің арасындағы қашықтық. Бұл көрінетін сәулеленудің түсі мен энергиясын анықтайтын толқын ұзындығы.
2. Жиілік. Бұл бір секундта пайда болатын толық толқындардың саны. Мән Герцпен көрсетіледі және толқын ұзындығына кері пропорционал.
3. Амплитуда. Бұл тербелістің «биіктігі» немесе «тереңдігі». Екі тербеліс кедергі болған кезде мән тікелей өзгереді. Амплитуда осы нақты толқынды тудыру үшін электромагниттік өрістің қаншалықты күшті бұзылғанын көрсетеді. Ол сондай-ақ өріс күшін орнатады.
4. Толқындық фаза. Бұл тербелістің белгілі бір уақытта жеткен бөлігі. Интерференция кезінде екі толқын бір нүктеде кездессе, олардың фазалық айырмашылығы π бірліктерімен өрнектеледі.
5. Когерентті электромагниттік сәулелену деп аталадыбірдей сипаттамалар. Екі толқынның когеренттігі олардың фазалар айырмасының тұрақтылығын білдіреді. Мұндай сәулеленудің табиғи көздері жоқ, олар тек жасанды түрде жасалады.

Бірінші қолданба ғылыми болып табылады

Сэр Исаак жарықтың қасиеттерімен көп жұмыс істеді. Ол әртүрлі сынғыш мөлдір орталардан призма, цилиндр, пластина және линзамен кездескенде сәулелер шоғы қалай әрекет ететінін дәл байқады. Бірде Ньютон дөңес шыны линзаны иілген беті төмен шыны пластинкаға қойып, құрылымға параллель сәулелер ағынын бағыттады. Нәтижесінде радиалды ашық және қараңғы сақиналар линзаның ортасынан алшақтайды. Ғалым мұндай құбылысты жарықта бір жерде сәулені сөндіретін, ал бір жерде керісінше күшейтетін қандай да бір мерзімдік қасиет болса ғана байқауға болатынын бірден болжаған. Сақиналар арасындағы қашықтық линзаның қисаюына байланысты болғандықтан, Ньютон тербелістің толқын ұзындығын шамамен есептей алды. Осылайша, ағылшын ғалымы алғаш рет интерференция құбылысының нақты қолданылуын тапты.

Жарық кедергі

Жарық қасиеттерін одан әрі зерттеу үшін жаңа эксперименттер орнату және жүргізу қажет болды. Біріншіден, ғалымдар гетерогенді көздерден когерентті сәулелерді қалай жасау керектігін білді. Ол үшін лампадан, шамдан немесе күннен түсетін ағын оптикалық құрылғылардың көмегімен екіге бөлінді. Мысалы, сәуле шыны пластинкаға 45 градус бұрышпен түскенде, оның бір бөлігісынылады және өтеді, ал бөлігі шағылысады. Егер бұл ағындар линзалар мен призмалардың көмегімен параллель жасалса, олардағы фазалар айырымы тұрақты болады. Тәжірибелер кезінде жарық нүктелік көзден желдеткіш сияқты шықпауы үшін жақын фокусты линзаның көмегімен сәуле параллель жасалды.

Ғалымдар жарықпен осы манипуляциялардың барлығын білгенде, олар әртүрлі саңылаулардағы, соның ішінде тар саңылаулардағы немесе бірқатар саңылаулардағы интерференция құбылысын зерттей бастады.

Интерференция және дифракция

Жоғарыда сипатталған тәжірибе жарықтың басқа қасиеті – дифракцияның арқасында мүмкін болды. Толқын ұзындығымен салыстыруға болатын аз кедергіні жеңе отырып, тербеліс оның таралу бағытын өзгертуге қабілетті. Осыған байланысты тар саңылаудан кейін сәуленің бір бөлігі таралу бағытын өзгертеді және көлбеу бұрышын өзгертпеген сәулелермен әрекеттеседі. Сондықтан интерференция мен дифракция қолданбаларын бір-бірінен бөлуге болмайды.

Модельдер және шындық

Осы уақытқа дейін біз барлық жарық сәулелері бір-біріне параллель және когерентті болатын идеалды әлем моделін қолдандық. Сондай-ақ, интерференцияның ең қарапайым сипаттамасында толқын ұзындығы бірдей сәулелену әрқашан кездесетінін білдіреді. Бірақ іс жүзінде бәрі олай емес: жарық көбінесе ақ түсті, ол Күн беретін барлық электромагниттік тербелістерден тұрады. Бұл кедергі неғұрлым күрделі заңдарға сәйкес орын алатынын білдіреді.

Жұқа пленкалар

Осы түрдегі ең айқын мысалжарықтың өзара әрекеттесуі – жарық сәулесінің жұқа қабықшаға түсуі. Қаладағы шалшықта бір тамшы бензин болса, оның беті кемпірқосақтың барлық түстерімен жарқырайды. Бұл кедергінің нәтижесі.

Жарық пленка бетіне түсіп, сынады, бензин мен судың шекарасына түседі, шағылысып, қайтадан сынады. Нәтижесінде толқын шығуда кездеседі. Осылайша, бір шарт орындалатындардан басқа барлық толқындар басылады: пленка қалыңдығы жартылай бүтін толқын ұзындығының еселігі. Сонда шығуда тербеліс екі максимуммен кездеседі. Егер жабынның қалыңдығы бүкіл толқын ұзындығына тең болса, онда шығыс максималды минимумға қосады және сәуле өздігінен сөнеді.

Бұдан шығатыны, пленка неғұрлым қалың болса, одан жоғалтпай шығатын толқын ұзындығы соғұрлым көп болуы керек. Шын мәнінде, жұқа пленка бүкіл спектрдегі жеке түстерді бөлектеуге көмектеседі және оны технологияда қолдануға болады.

Фотосуреттер мен гаджеттер

Бір қызығы, кейбір кедергі қолданбалары дүние жүзіндегі сәнқойларға таныс.

Әдемі әйел модельдің басты жұмысы – камералар алдында әдемі көріну. Бүкіл команда әйелдерді фотосессияға дайындайды: стилист, визажист, сән және интерьер дизайнері, журнал редакторы. Тітіркендіргіш папараццилер модельді көшеде, үйде, күлкілі киіммен және күлкілі позамен күтуде, содан кейін суреттерді көпшілік назарына қоюы мүмкін. Бірақ жақсы жабдық барлық фотографтар үшін өте маңызды. Кейбір құрылғылардың құны бірнеше мың доллар болуы мүмкін. арасындаМұндай жабдықтың негізгі сипаттамалары міндетті түрде оптиканың ағартылуы болады. Ал мұндай құрылғыдан алынған суреттер өте жоғары сапалы болады. Тиісінше, дайындықсыз жұлдызды түсіру де соншалықты тартымсыз болып көрінбейді.

Көзілдірік, микроскоптар, жұлдыздар

Бұл құбылыстың негізі жұқа қабықшалардағы кедергі болып табылады. Бұл қызықты және жиі кездесетін құбылыс. Кейбір адамдар күнде қолында ұстайтын техникада жеңіл кедергі қолданбаларын табады.

Адамның көзі жасыл түсті жақсы қабылдайды. Сондықтан әдемі қыздардың фотосуреттерінде спектрдің осы нақты аймағында қателер болмауы керек. Егер камераның бетіне белгілі бір қалыңдығы бар пленка қолданылса, онда мұндай жабдықтың жасыл шағылыстары болмайды. Егер мұқият оқырман мұндай бөлшектерді байқаған болса, онда оны тек қызыл және күлгін шағылыстың болуы таң қалдыруы керек еді. Дәл осындай пленка көзілдіріктерге қолданылады.

Бірақ біз адамның көзі туралы емес, құмарлықсыз құрылғы туралы айтатын болсақ? Мысалы, микроскоп инфрақызыл спектрді тіркеуі керек, ал телескоп жұлдыздардың ультракүлгін компоненттерін зерттеуі керек. Содан кейін басқа қалыңдықтағы шағылысқа қарсы пленка қолданылады.