7-maruza yorug’lik interferensiyasi reja

Yorug’lik to’lqinlarining kogerentligi va monoxromatligi
Kogerentlik
Yung tajribasida M₁ va M₂ tirqishlardan chiqayotgan yorug’lik to’lqinlarining ustma-ust tushishi natijasida yorug’lik interferensiyasi ro’y beradi. Boshqacha qilib aytganda M₁ va M₂ tirqishlar yorug’lik manbalari vazifasini o’taydi. U holda quyidagi savol tug’iladi: xonada ikki elektr lampa yorug’lik tarqatib turgan bo’lsa, xonaning yoritilgan sohalaridagi yorug’lik intensivligi ayrim lampalar tufayli vujudga keluvchi intensivliklar yig’indisiga teng bo’ladi., ya’ni yorug’lik intensivligining maksimum va minimumlari kuzatilmaydi. Buning sababi nimada?
Yung tajribasini muhokama qilayotganimizda M₁ va M₂ tirqishlardan chiqayotgan yorug’lik to’lqinlarining chastotalarini bir xil, fazalarining farqi esa o’zgarmas deb hisoblaganimizni eslaylik. Bu shartlar bajarilganda qo’shiluvchi yorug’lik to’lqinlar kogerent to’lqinlar deyiladi. Kogerent yorug’lik to’lqinlar ustma-ust tushgandagina turg’un interferension manzara kuzatiladi. Tabiiy yorug’lik manbalari (xususan, yonib turgan elektr lampochkasi ham) esa kogerent bo’lmagan to’lqinlar nurlantiradi. Haqiqatan, tabiiy yorug’lik manbalari sochayotgan yorug’lik ko’p atomlar nurlanishining yig’indisidan iborat. Har bir atom boshqa atomlarga bog’liq bo’lmagan holda nurlanish chiqaradi. Aloxida atomning nurlanish chiqarish vaqti 10^-8 sekundlar chamasi davom etadi. Bu vaqt davomida atom chiqargan nurlanish (ya’ni elektromagnit to’lqin) bir qator dunglik va botikliklardan iborat bo’ladi. Uni to’lqinlar tizmasi deb ataylik. To’lqinlar tizmasining uzunligi (23.5-rasmda L deb belgilangan) topish uchun yorug’lik to’lqinning tezligi с ni atomning nurlanish vaqti 10^-8 s ga ko’paytiramiz:
L = c310^-8m/s10^-8 s3m (7.4)
Yorug’lik manbaidagi atomlar xaotik ravishda "chaqnab" va "uchib" turadi. Shuning uchun turli atomlar tomonidan chiqarilgan to’lqin chizmalarining chastotalari, amplitudalari va boshlangich fazalari turlicha bo’ladi. Xatto yorug’lik filtr yordamida ikki tabiiy yorug’lik manbaidagi bir xil atomlar chiqaradigan bir xil chastotali (ya’ni monoxromatik) to’lqinlarni ajratib olganimizda ham, ulardagi aloxida tizmalarning fazalar farqi o’zgarib turadi. Shuning uchun bunday monoxromatik yorug’lik to’lqinlarining ustma-ust tushishi natijasida vujudga keladigan interferension manzara juda qisqa vaqt saklanib turadi. Sung navbatdagi to’lqinlar tizmasi tufayli yangi interferension manzara vujudga keladi. Lekin bu manzaraning maksimum va minimumlarning joylashuvi oldingi to’lqinlar tizmasi tufayli vujudga kelgan interferension manzaradagidan farq qiladi. Shu tariqa interferension manzaralar juda tez o’zgarib turadi. Inson ko’zi esa sekundning unli ulushlariga teng vaqt ichidagi o’zgarishlarni sezishga kodir, holos. Bu vaqt ichida interferension manzara bir necha million marta o’zgarishga ulguradi. Demak, biz bu million manzaraning ustma-ust tushishini ko’zatamiz, holos. Albatta, buning natijasida interferension maksimum va minimumlardan xech qanday iz kolmaydi. Shunday qilib, ikki tabiiy yorug’lik manbai tufayli interferension manzara ko’zatilmasligining sababi - yorug’lik manbalaridan tarqalayotgan nurlarning kogerent emasligidadir, deya olamiz. U holda yorug’lik interferensiyasini qanday amalga oshirish mumkin, degan savol tug’iladi.
Yorug’lik interferensiyasini kuzatish uchun bir qancha sun’iy usullardan foydalaniladi. Ularning barchasining ham prinsipi shundan iboratki, bir manbadan chiqayotgan yorug’lik nurlanish ikki qismga ajratiladi, so’ng ular interferensiyalashishi uchun uchrashtiriladi (7.1-rasm). Bu to’lqinlar ajralish joyidan uchrashish joyigacha turli yo’llarni bosib o’tadi. 7.1-rasmda ikki hol tasvirlangan: a) l nur qisqaroq, l nur esa uzunroq yo’lni bosib utadi. Bu ikkala nurlarning ∆l yo’l farqi to’lqin tizmasining L uzunligidan katta. Natijada bir atom tomonidan nurlantirilgan, ammo turlicha uzunlikdagi yo’llarni bosib o’tayotgan yorug’lik to’lqinlar interferensiyalashmaydi, chunki l to’lqin tizmasining boshi uchrashish nuqtasiga etib kelganda, qisqaroq yo’l bosayotgan l to’lqin tizmasining oxiri uchrashish nuqtasidan o’tib ketgan bo’ladi. b) 2 va 2 to’lqin tizmalarining ∆l yo’l farqi to’lqin tizmasining L uzunligidan kichik bo’lganligi uchun ular interferensiyalashadi. Ammo 2 to’lqin tizmasining bir qismi (∆l ga teng qismi) uchrashish nuqtasidan o’tib bo’lganda, 2 to’lqin tizmasining boshi uchrashish nuqtasiga yetib keladi. Natijada 2 va 2 lar bir-biri bilan to’liq emas, balki qisman uchrashadi. Shuning uchun ∆l kattalashgan sari interferension manzara susayib boradi. Interferension qurilmalardagi yo’l farqi to’lqin tizmasining uzunligidan juda kichik bo’ladi. Shu sababli bu nurlarda interferension manzara deyarli susaymaydi.
Odatda, to’lqin tizmasining L uzunligi kogerentlik masofasi, atomning nur chiqarib turish vaqti  esa kogerentlik vaqti deyiladi.
Shu prinsip, ya’ni tabiiy yorug’lik manbaidan chiqayotgan nurning o’zini o’zi bilan interferensiyalashtirish prinsipi asosida yorug’likning bir qator interferensiya usullari amalga oshirilgan.
Yuqorida muhokama kilinga Yung tajribasida M₁ va M₂ tirqishlar ikki kogerent manbalardek xizmat qiladi.

Kogerent manbalarni hosil qilishda eng ko’p qo’llaniladigan usul Frenel ko’zgularidan foydalanishdir (7.2-rasm). Ikkita yassi ko’zgu bir-biriga 180 ga yaqin burchak ostida yondoshtiriladi. M manbadan chiqayotgan yorug’lik nurlari ko’zgulardan qaytib shunday yo’naladiki, bu yo’nalishlarni teskari tomonga davom ettirsak (rasmdagi punktir chiziqlar), ular ko’zgular orasidagi M₁ va M₂ nuqtalarda uchrashadi. Bu nuqtalar M manbaning ko’zgulardagi tasvirlaridir. Demak, ko’zgulardan qaytib E ekranga tushayotgan yorug’lik nurlari xuddi M₁ va M₂ mavxum kogerent manbalardan chiqayotgandek bo’ladi. Ular ekranda turg’un interferension manzarani hosil qiladi. Frenel biprizmasidan foydalanish ham kogerent yorug’lik nurlarini hosil qilish imkonini beradi (7.3-rasm). Bu holda mavhum kogerent manbalar (M₁ va M₂ lar) tabiiy yorug’lik manbai M dan chiqayotgan nurlarning biprizmada sinishi tufayli vujudga keladi

7.2-rasm