1- ma’ruza simli aloqa asoslari reja

3.1.2. Yorug’likning sinish jarayoni

Optika qonuniyatlari yorug’lik nurining to‘g’ri chiziqli tarqalishiga, tola muhiti bilan o‘zaro ta’sirlashuviga va izotroplik xususiyatiga – muhitda barcha yo‘nalishlarda yorug’likning bir xil tarqalishiga (shisha bir turdagi va izotropli muhit hisoblanadi) asoslangan. Bu qonuniyatlarga yorug’likning qaytish/sinish qonunlari va ularga asoslangan hodisalar ta’lluqli.

Yorug’lik bir materialdan boshqasiga o‘tganda uning tarqalish tezligi o‘zgaradi, ya’ni to‘lqin nazariyasi nuqtaidan bu xarakat yo‘nalishining o‘zgarishiga olib keladi. Bu hodisa - yorug’likning to‘g’ri yo‘nalishdan og’ishi sinish deb ataladi.
Sinish hodisasini misollarda ko‘rib chiqamiz.
Sinish hodisasiga baliq ovlashda ham duch kelinadi. Suv ostidagi baliqni ko‘rganimizda, uning xaqiqiy joylashuvini emas, balki unga yaqin joylashuvini ko‘ramiz (3.2-rasm).
Agar baliqqa pastga vertikal qarasak, yorug’likning sinishi ro‘y bermaydi va baliqning asl joylashgan joyini ko‘ramiz. Agar unga burchak ostidan qarasak, sinish hisobiga asl joylashgan joyini ko‘rmaymiz, bunda baliq nazaramizdagi ko‘rinishdan chuqurroqda joylashgan bo‘ladi.

3.2-rasm. Yorug’likning sinishi
Sinish hodisasini prizmada ham ko‘rish mumkin (3.3-rasm).

3.3-rasm. Prizmada yorug’likning sinishi.
Prizmaga oq yorug’lik tushirilganda, prizma bu yorug’likni sindiradi va kamalakning turli ranglariga ajraladi. Qizil rang eng kuchli og’adi va kichik tarqalish tezligiga ega. Sinish prizma kirishida bo‘lganidek, chiqishida ham xosil bo‘ladi.
Optik toladan signallarning uzatilishida ham yuqorida ko‘rib chiqilgan sinish hodisasi ro‘y beradi. Bu quyida batafsil tushintirilgan.


3.1.3. To‘liq ichki qaytish

Yorug’lik nuri sindirish ko‘rsatkichi katta muhitdan sindirish ko‘rsatkichi kichik muhitga o‘tganda, ikki muhit chegarasida nur 3.4-rasmda tasvirlangandek perpendikulyardan og’adi. Tushish burchagi Ө₁ kichik bo‘lganda (3.4,a-rasm) singan nur to‘liq qobiqqa o‘tib ketadi. Tushish burchagini oshirgan sari sinish burchagi Ө₂ 90⁰ ga intiladi. Sinish burchagi Ө₂ =90⁰ ga teng bo‘lgan xoldagi tushish burchagi – kritik burchak Ө_kr deyiladi. Yorug’lik nuri kritik burchak Ө_kr ostida tushganda singan nur ikki muhit chegarasi bo‘ylab tarqaladi (3.4,b-rasm). Yorug’lik nuri kritik burchakdan katta burchak ostida tushganda, nur ikkinchi muhitga o‘tmasdan, ikki muhit chegarasidan to‘liq qaytadi (3.4,v-rasm). Bunda tushish burchagi sinish burchagiga teng Ө₁ = Ө₂ bo‘ladi.

Snellius qonuni bo‘yicha tushgan va qaytgan nurlar o‘rtasidagi munosabat:
n₁ sin Ө₁ = n₂ sin Ө₂.
Ө₂ = 90⁰ da kritik tushish burchagi quyidagiga teng:

Өkr= arc sin (n2 / n1)

(3.1)

Ө_kr dan katta burchak ostida tushgan nurlarto‘liq qaytadi.
Bu jarayon, ya’ni yorug’lik energiyasining turli sindirish ko‘rsatkichli ikki muhit chegarasidan to‘liq qaytishi to‘liq ichki qaytish (TIQ) hodisasi deyiladi. TIQ hodisasi yorug’lik uzatgich bo‘ylab optik signallarni tarqalishining fizik asosi hisoblanadi. Uni amalga oshirish uchun optik tola o‘zagining sindirish ko‘rsatkichi n₁ qobiqning sindirish ko‘rsatkichi n₂ dan katta bo‘lishi kerak.

3.4-rasm. Bir necha tushish burchaklari uchun nurning tarqalish yo‘li, n₁>n₂, bu yerda n₁ va n₂ ikki turli muhitlarning sindirish ko‘rsatkichlari

O‘zak va qobiq tayyorlanadigan materiallarning sindirish ko‘rsatkichlari nisbatini optimal tanlash orqali yorug’lik nurining o‘zak ichida to‘liq ichki qaytishi ro‘y beradi va nurni faqatgina optik tola o‘zagi bo‘ylab zigzagsimon tarqalishi ta’minlanadi. Masalan, optik tola uchun xos bo‘lgan n₁=1,48, n₂=1,46 bo‘lsa, u holda (3.1) qo‘llab, kritik tushish burchagini aniqlash mumkin:

Ө_kr= arc sin (1,46/ 1,48) = arc sin (0,9864) = 80,6⁰.

Shunday sindirish ko‘rsatkichlari nisbatiga ega, kritik tushish burchagi Ө_kr=80,6⁰ ga teng, tushish burchagi Ө₂ esa Ө_kr=80,6⁰ dan katta, masalan Ө₂=81⁰ bo‘lganda nur ikkinchi muhitga o‘tmay, boshlang’ich muhitda to‘liq ichki qaytadi. Optik tola bo‘ylab signallarning tarqalishi anashu prinsipga asoslangan. Anashunday sindirish ko‘rsatkichlari, kritik chastota va tushish burchagi qiymatlariga ega optik tola orqali optik signallarning tarqalishi 3.5-rasmda ko‘rsatilgan.

3.5-rasm. Optik tolada to‘liq ichki qaytish jarayoni

3.5-rasmda kritik burchakdan katta burchak ostida Ө > Ө_kr o‘zak-qobiq chegarasiga tushgan nurlar (nur 1) chegarada to‘liq ichki qaytadi. Tushish va sinish burchaklari teng Ө₁ = Ө₂ bo‘lgani uchun, nur 1 takroriy qaytishlarga uchrab, o‘zak muhiti bo‘ylab zigzaksimon tarqaladi.

Ideal xolda yorug’likning sochilishi va nolinchi dispersiya bo‘lmaganda nur 1 o‘zak bo‘ylab istalgan masofaga tarqalishi mumkin.
Nur 1 yo‘naluvchi nur (moda) deyiladi.
Nur 2 Ө_kr burchak ostida tushib, sinadi va o‘zak-qobiq chegarasi bo‘ylab tarqaladi.
Ө<Ө_kr ostida tushgan nur 3 sinadi va qobiq chegarasiga tushib, qobiq bo‘ylab tarqalishida so‘nadi yoki qobiqdan tashqariga chiqib ketadi. Ular nurlanuvchi nurlar deyiladi.