XVII – ғасырдың аяқ кезінде жарықтық табиғаты туралы екі түрлі ғылыми түсінік болады. Олардың біреуі – жарықтық толқындық теориясы да, екіншісі – жарықтың корпускулалық теориясы. Жарықтың корпускулалық теориясын тұжырымды етіп баяндаған ағылшын ғалымы И.Ньютон (1672 ж.) болды. 1678 ж. голланд ғалымы Х.Гюйгенс жарықтың толқындық теориясын ұсынды. Бұл теория бойынша, жарық дегеніміз, ерекше серпімді ортада (эфирде) таралатын толқындық процесс. Гюйгенстің пікірінше жарық та, дыбысқа ұқсас сфералық беттер және толқындары түрінде таралады, сөйтіп жарық толқындары эфирде таралатын механикалық серпімді тербелістер болып табылады. Бұдан Гюйгенс принципі деп аталатын мынадай қорытынды шығады. Толқындық бет жеткен ортаның әрбір нүктесі элементар толқындардың дербес көзі болады, сол элементар толқындарды ораушы бет жаңа толқындық беттің орнын көрсетеді. Осы толқындық теория бойынша, тығыздығы аздау ортадан тығыздығы көбірек ортаға өткенде жарық жылдамдығы кемиді
ЖАРЫҚ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯСЫ Екі жарық шоғы қосылып қараңғылық туғыза алады. Бұл құбылысты 1801 ж. Юнг ашып, жарықтың интерференциясы деп аталады. Интерференция құбылысын физикалық оптика қарастырады. Жарықты толқын деп қарастырғанда ғана интерференцияны сәтті түсіндіруге болады Интерференция құбылысы жарықтың толқындық қасиетін сипаттайды. Интерференциялық құбылысы байқалу үшін тек қана когерент толқындар қажет. Интерференция деп жиілігі бірдей екі (немесе бірнеше) толқынның бір нүктеде кездескенде бірін-бірі күшейтуін немесе әлсіретуін айтамыз.
ЖАРЫҚ ТОЛҚЫНДАРЫНЫҢ КОГЕРЕНТТІЛІГІ ЖӘНЕ МОНОХРОМАТТЫЛЫҒЫ Тұрақты интерференциялық картина пайда болуы үшін толқын көздерінің жиілігі бірдей болуы және олардың тербелістерінің фазалық айырмашылығы тұрақты болуы қажет. Бұл шартты қанағаттандыратын көздер когерентті деп аталады. Фазалар айырмасы уақытқа байланысты өзгермейтін және бірдей жиілікте тербелетін толқындарды когерентті толқындар деп атайды. Латын сөзінен cohaereus – өзара байланысты Когеренттілік уақыттық және кеңістіктік болуы мүмкін.. Когерентті көздерді жасаудың әртүрлі жолдары бар. Когерентті көздерді жасаудың ең оңай жолы – нақты көздерді және оның кескінін пайдалану. Кеңістіктің кез келген нүктесі үшін фазалар айырымы уақыт өте өзгермейтін болып қалатын толқындардың үйлесімділігі уақытша когеренттілік деп аталады. Толқын бетінің әртүрлі нүктелерінде фазалар айырымы тұрақты болып қалуынан тұратын толқындардың үйлесімділігі кеңістіктік когеренттілік деп аталады.
ЖАРЫҚ ТОЛҚЫНДАРЫНЫҢ КОГЕРЕНТТІЛІГІ ЖӘНЕ МОНОХРОМАТТЫЛЫҒЫ Когеренттілік уақыты – толқынның кеңістіктегі кейбір, бірақ бірдей нүктесіндегі фазалар айырымы π-ке өзгеретін уақыт. когеренттілік ұзындығы фазалар айырымы π ге тең нүктелер арасындағы қашықтық, Ол-толқынның фазасы мен амплитудасы орташа алғанда тұрақты болып қалатын уақыт ішінде толқынның таралатын қашықтығы Когеренттілік радиусы. Кеңістіктік когеренттілік когеренттілік радиусы арқылы анықталады Жарық көзінде өтетін бірқатар физикалық процестер шығарылатын толқынның фазасы мен амплитудасын тұрақты деп санауға болатын ең кіші уақыт аралығын анықтайды. Осы уақыт аралығы когеренттік уақыты ( ) деп аталады, ол шамамен деп бағаланады.
ЮНГ ТӘЖІРИБЕСІ Ағылшын физигі Т.Юнг бірінші рет (1802ж) тәжірибе жасап когерент жарық толқындарының интерференциясын бақылады
ЭКРАНДА ИНТЕРФЕРЕНЦИЯЛЫҚ ЖОЛАҚТАР ПАЙДА БОЛАДЫ. ОСЫ ТӘЖІРИБЕНІҢ КӨМЕГІМЕН Т.ЮНГ АЛҒАШ РЕТ ӘР ТҮРЛІ ТҮСТЕРГЕ СӘЙКЕС КЕЛЕТІН ТОЛҚЫН ҰЗЫНДЫҚТАРЫН АНЫҚТАДЫ
ЮНГ ТӘЖІРИБЕСІ Толқындық фронтты бөлу әдісі арқылы интерференцияны бақылау бір толқындық фронттың әртүрлі бөліктерін бөліп кейін бұл когерентті бөлек толқындарды қайта бір– біріне қосу болып келеді m x L d
Интерференцияны бақылау әдістері Френельдің қос айна әдісі Френель бипризмасы
БИЙЕ, ЛЛОЙД, БИЗЕРКАЛО ФРЕНЕЛЯ Биейе айнасы Ллойд айнасы
1 1 1 sin 2 r S a t 2 2 2 sin 2 r S a t S S S asin2 t 1 2 1 2 1 2 2 2 2 1 2 а а а 2а а cos 1 1 2 r 2 2 2 r 1 2 1 2 2 r r 1 2 2к ТЕРБЕЛІСТЕР МЕН ТОЛҚЫНДАРДЫҢ КОГЕРЕНТТІГІ ЖӘНЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ Периодтары бірдей бір бағытта тербелетін екі гармоникалық тербеліс қосылған кезде қайтадан гармоникалық тербеліс алынады қорытқы тербеліс амплитудасының квадраты қосылатын тербелістердің амплитудаларының квадраттарының қосындысына тең емес, яғни қосынды тербеліс энергиясы жеке тербеліс энергияларының қосындысына тең болмайтындығы келіп шығады. Қосылу нәтижесі бастапқы тербелістердің фазаларының ( ) айырымына тәуелді болады.. Жарық интенсивтігі максималь болу үшін
1 2 2 2к r r 2 1 2 2 r r k к=0,1,2,3,... 1 2 (2к 1) 1 2 2 (2к 1) r r 2 (2 1) 1 2 r r k к=0,1,2,3,... Сөйтіп жолдар айырмасы жарты толқындардың жұп санына тең болса, қосылысқан жарық толқындары бірін бірі күшейтеді Бұл жағдайда жарық толқындары бірін бірі әлсіретеді. Сөйтіп ақ экранның бетінде жарық және қара қоңыр жолақтар пайда болады.
Жарық толқындарының максимум және минимум шарттары Максимум Минимум 2 1 2 2 r r k 2 (2 1) 1 2 к=0,1,2,3,... r r k
ЖАРЫҚТЫҢ ЖҰҚА ПЛЕНКАЛАРДАН ИНТЕРФЕРЕНЦИЯЛАНУЫ n ABC n DC n AB n DC / / *2 AB=BC АЕВ үшбұрышынан: r h r BE АВ cos cos ADC үшбұрышынан: DC ACsin i 2AE sin i ВС 2h tgr sin i 1 hn i tgr r n h 2 sin cos 2 / n sini nsinr / r r hn hn r tgr r n h 2 1 sin cos 2 2 sin cos 2 2hncosr
Шағылған жарық үшін: 2 2 cos / hn r 2 2 / k Жарық толқындарының күшейту шарты 2 (2 1) / k Жарық толқындарының әлсіреу шарты 2 2 cos (2 1) hn r k 2 2 cos 2 hn r k Өткінші жарықта 2hncosr 2 2 cos 2 hn r k 2 2 cos (2 1) hn r k Жарық толқындарының күшейту шарты Жарық толқындарының әлсіреу шарты
НЬЮТОН САҚИНАЛАРЫ. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯНЫҢ ҚОЛДАНЫЛУЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ҚЫЗДАР ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ ФИЗИКА, МАТЕМАТИКА ЖӘНЕ ЦИФРЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯЛАР ИНСТИТУТЫ “ОПТИКА” пәні № 4 дәріс “6В01504-Физика”, 6В01505-Физика-Информатика, 6В01502- Математика-Физика мамандықтары, 2 курс Тьютор: Көпенбаева Амангүл Санаққалиқыз
НЬЮТОН САҚИНАЛАРЫ
НЬЮТОН САҚИНАЛАРЫ 2 2 2 k R R h 2 2 k 2hR h k 2hR 2 R h k 2 2 2 2 / h 2 2 / R к Қара сақиналар түзілуі үшін: 2 (2 1) / k Жарық сақиналар түзілуі үшін 2 2 / k Шағылғын жарықта: k kR 2 k 1,2,3... Қара сақиналардың радиусы 2 (2 1) 2 k k R k 1,2,3... Ақ сақиналардың радиусы