Fizika yonalishi boyicha

I Bob. Yorug’lik difraksiyasi
1.1 Yorug’lik difraksiyasi
Interferensiya va diffraktsiya – nurning to’lqin tabiatini tasdiqlovchi hodisalar. Nurning diffraktsiyasi - shaffof jismlarning yorug’lik to’lqinining konvertatsiyasi, geometrik soya maydoniga kirib, u erda aralashuv naqshini hosil qiladi.
Guygens printsipi-yorug’lik to’lqini bilan erishilgan har bir sirt nuqtasi yorug’lik to’lqinlarining ikkinchi darajali manbai hisoblanadi. Ikkilamchi to’lqinlarning konvertatsiyasi keyingi vaqtda to’lqin yuzasiga aylanadi.
Frenel Gyugens tamoyili - to’lqin old har bir element o’rta sferik to’lqinlar ishlab o’rta bezovtalik markazi sifatida qaralishi mumkin, va makon har bir nuqtasida natijasida yorug’lik maydoni bu to’lqinlar aralashuvi bilan belgilanadi.
Diffraktsiya panjarasi - shaffof bo’lmagan bo’shliqlar bilan ajratilgan ko’p sonli tor yoriqlar to’plami.
Diffraktsiya - to’siqlarning qirralari to’lqinlari bilan o’ralgan-har qanday to’lqin harakatiga xosdir. Biroq, yorug’lik diffraktsiyasini kuzatish oson emas, chunki to’lqinlar tekis tarqalishdan faqat to’siqlarga sezilarli burchaklarga aylanadi, ularning o’lchamlari to’lqin uzunligi bilan taqqoslanadi va siz bilganimizdek, yorug’lik to’lqinining uzunligi juda kichik.

Shaffof ekranda u bir-biridan qisqa masofada ikkita kichik teshik ochdi. Ushbu teshiklar boshqa ekranning birinchi teshigidan o’tgan tor yorug’lik nurlari bilan yoritilgan. Birinchi teshikdan to’lqin boshqa ikkita teshikda izchil tebranishlarni qo’zg’atdi. Ikki teshikning diffraktsiyasi tufayli ikkita yorug’lik konusi paydo bo’ldi, ular qisman bir-biriga yopishdi. Ushbu ikki yorug’lik to’lqinining aralashuvi natijasida ekranda o’zgaruvchan yorug’lik va qorong’i chiziqlar paydo bo’ldi. Jung tomonidan teshiklardan biri yopilganda, interferentsial chiziqlar yo’qolganligi aniqlandi. Jung turli rangdagi yorug’lik nurlariga mos keladigan to’lqin uzunligini o’lchashga yordam bergan bu tajriba edi. Keyingi olim Frenel o’z ishlarida diffraktsiyani o’rganib chiqdi. U difraktsiyaning miqdoriy nazariyasini ishlab chiqdi, bu esa printsipial ravishda har qanday to’siqlarning yorug’ligi atrofida yuzaga keladigan diffraktsion rasmni hisoblash imkonini beradi. Olim birinchi navbatda to’lqin nazariyasiga asoslangan bir hil muhitda yorug’likning to’g’ri tarqalishini tushuntirdi.
Frenel fikriga ko’ra, to’lqin jabhasining har bir nuqtasi ikkinchi darajali to’lqinlarning manbai bo’lib, barcha ikkinchi darajali manbalar izchil.
To’lqinlarning tarqalishi (lot. diffractus — to’lqinlarning tarqalishida geometrik optika qonunlaridan chetga chiqish kabi o’zini namoyon qiladigan hodisa-to’lqinlarning to’sig’i bilan to’laqonli, singan, to’siqli to’siq. Bu universal to’lqin hodisasidir va turli tabiatning to’lqin maydonlarini kuzatishda bir xil qonunlar bilan tavsiflanadi.
Diffraktsiya interferensiya hodisasi bilan uzviy bog’liqdir. Bundan tashqari, diffraktsiya hodisasi ko’pincha kosmosda cheklangan to’lqinlarning aralashuvi (ikkilamchi to’lqinlarning aralashuvi) sifatida talqin etiladi. Barcha diffraktsiya hodisalarining umumiy xususiyati uning namoyon bo’lish darajasining to’lqin uzunligi l va to’lqin oldining kengligi D yoki uning tarqalishi yo’lida shaffof ekran yoki to’lqinning strukturasining heterojenligi o’rtasidagi nisbatga bog’liqligi hisoblanadi.
Ko’p hollarda amaliy ahamiyatga ega bo’lganligi sababli, to’lqin oldining kengligini cheklash har doim sodir bo’ladi, diffraktsiya fenomeni to’lqinlarning tarqalish jarayoniga hamroh bo’ladi.
Shunday qilib, har qanday optik qurilmaning piksellar sonini chegarasini belgilaydigan diffraktsiya fenomeni bo’lib, tasvirni yaratish uchun ishlatiladigan radiatsiya spektrining ma’lum bir kengligida tubdan buzilmasligi mumkin bo’lgan tasvirni yaratadi [1].
Ba’zi hollarda, ayniqsa, optik tizimlar ishlab chiqarishda, rezolyutsiya diffraktsiya bilan chegaralanmaydi, lekin aberratsiyalar, odatda, linzalarning diametri ortib boradi. Bu erda taniqli fotosuratchilar linzalarni diafragma bilan tasvir sifatining ma’lum chegaralariga oshirish hodisasidir.
Optik jihatdan heterojen bo’lmagan muhitda radiatsiya tarqalishida diffraktsion ta’sirlar to’lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan heterojenlik kattaligida sezilarli darajada namoyon bo’ladi. To’lqin uzunligidan (3-4 yoki undan ko’p) sezilarli darajada katta bo’lmagan heterojenlik miqdori bilan difraktsiya hodisasi odatda e’tiborsiz qoldirilishi mumkin. Ikkinchidan, yuqori aniqlikdagi to’lqinlarning tarqalishi geometrik optika qonunlari bilan tavsiflanadi. Boshqa tomondan, agar atrof-muhitning bir xilligi to’lqin uzunligi bilan taqqoslansa, bu holda diffraktsiya to’lqinlarning tarqalishi fenomeni sifatida namoyon bo’ladi [2].
Dastlab, diffraktsiya fenomeni to’siq to’lqini, ya’ni to’lqinning geometrik soyaga kirib borishi bilan izohlanadi. Zamonaviy ilm-fan nuqtai nazaridan, diffraktsiyani to’siqning yorug’ligi sifatida belgilash etarli emas (juda tor) va juda etarli emas. Shunday qilib, diffraktsiya bilan bir xil bo’lmagan muhitda to’lqinlarning tarqalishi (ularning fazoviy cheklovlarini hisobga olgan holda) yuzaga keladigan juda ko’p hodisalar bilan bog’liq.
To’lqinlarning tarqalishi o’zini namoyon qilishi mumkin:

• 
  to’lqinlarning mekansal tuzilishini o’zgartirishda. Ba’zi hollarda, bu o’zgarish to’siqlar to’lqinlari tomonidan "devirme" deb qaralishi mumkin, boshqa hollarda — to’lqin to’plamlarining tarqalish burchagini kengaytirish yoki ma’lum bir yo’nalishda chetga chiqish;
  
• 
  to’lqinlarning chastota spektrida tarqalishi;
  
• 
  to’lqinlarning polarizatsiyasini o’zgartirishda;
  
• 
  to’lqinlarning o’zgarishlar tuzilishini o’zgartirishda.
  

Elektromagnit (xususan, optik) va tovush to’lqinlarining diffraktsiyasi, shuningdek, tortishish-mayda to’lqinlar (suyuqlik yuzasida to’lqinlar) eng yaxshi o’rganildi.
Nurning diffraktsiyasi - yorug’likning o’tkir heterojenlikda tekis tarqalishidan chetga chiqishi. Yorug’lik diffraktsiyasi fenomenini tushuntirish T. Jung va O. Frenel tomonidan berilgan bo’lib, ular nafaqat yorug’lik aralashuvi va diffraktsiyasi hodisalarini kuzatish bo’yicha eksperimentlarni tavsiflabgina qolmay, balki to’lqin nazariyasi nuqtai nazaridan yorug’lik tarqalishining to’g’riligini ham tushuntirdi.
Nurning diffraktsiyasi-bu to’siqlarga yaqinlashganda yorug’likning tarqalish tekis yo’nalishidan chetga chiqish fenomeni. Tajriba shuni ko’rsatadiki, muayyan sharoitlarda yorug’lik geometrik soya maydoniga kirishi mumkin. Parallel yorug’lik nurining yo’lida dumaloq to’siq (dumaloq disk, to’p yoki shaffof ekranda yumaloq teshik) bo’lsa, unda to’siqdan etarlicha uzoq masofada joylashgan ekranda diffraktsion rasm paydo bo’ladi – o’zgaruvchan yorug’lik va quyuq halqalarning tizimi. Agar to’siq chiziqli xarakterga ega bo’lsa (yoriq, ip, ekranning chekkasi), unda ekranda parallel diffraktsion chiziqlar tizimi paydo bo’ladi.
Yorug’likning diffraktsiyasi, tor, ammo eng keng tarqalgan ma’noda-yorug’lik nurlari bilan shaffof jismlar (ekranlar) chegarasining egilishi, nurning geometriya sohasiga kirishi. soya. Keng ma’noda D. S. – to’lqin optikasidan geometrik o’tish sharoitida yorug’lik to’lqin xususiyatlarining namoyishi. Eng qulay D. S. nurlarning zichligi keskin o’zgarish sohalarida namoyon bo’ladi: geometriya chegaralarida. soya, linzalarning markazida va boshqalar.
Yorug’lik difraksiyasi yorug’lik to’lqin uzunligi l qanchalik zaifroq. Qizil chiroq jasadlarning chegarasida binafsha rangdan ko’ra ko’proq farq qiladi. Shuning uchun diffraktsiyadan kelib chiqqan oq nurning spektral dekompozitsiyasidagi ranglarning ketma-ketligi dispersiyadan kelib chiqqan holda prizmadagi yorug’likning ajralib chiqishi bilan solishtiriladi. Bu farq ko’pincha ko’plik tabiatini aniqlashda hal qiluvchi ahamiyatga ega.