Nizomiy nomidagi toshkent

INTERFEROMETRLAR HAQIDA
Interferometrlar qanday ishlashini yaxshiroq tushunish uchun "aralashuv" haqida ko'proq tushunishga yordam beradi. Yassi, shishasimon hovuz yoki hovuzga tosh otgan va nima bo'lganini kuzatgan har bir kishi shovqin haqida biladi. Toshlar suvga tushganda, ular manbadan uzoqlashadigan konsentrik to'lqinlarni hosil qiladi. Ikki yoki undan ortiq konsentrik to'lqinlar kesishganda, ular bir-biriga aralashadi. Ushbu shovqin kattaroq to'lqinga, kichikroq to'lqinga yoki umuman to'lqinga olib kelishi mumkin. To'lqinlar kesishgan joyda paydo bo'ladigan ko'rinadigan
Interferometrlar fan va texnikaning ko'plab sohalarida qo'llaniladigan tergov vositalaridir. Ular interferometrlar deb ataladi, chunki ular ikki yoki undan ortiq yorug’lik manbalarini birlashtirib interferentsiya naqshini yaratish orqali ishlaydi, ularni o'lchash va tahlil qilish mumkin. Interferometrlar tomonidan yaratilgan interferentsiya naqshlari o'rganilayotgan ob'ekt yoki hodisa haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Ular ko'pincha boshqa yo'l bilan erishib bo'lmaydigan juda kichik o'lchovlarni amalga oshirish uchun ishlatiladi. Shuning uchun ular tortishish to'lqinlarini aniqlashda juda kuchli - LIGO interferometrlari proton kengligining 1/10 000 qismi masofani o'lchash uchun mo'ljallangan.
Bugungi kunda keng qo'llaniladigan interferometrlar aslida 19-asr oxirida Albert Mishelson tomonidan ixtiro qilingan. Mishelson interferometri 1887 yilda "Mishelson-Morli eksperimenti"da qo'llanilgan, u o'sha paytda koinotga kirib boradi deb o'ylangan modda bo'lgan "Yorqin efir" mavjudligini isbotlash yoki rad etishni maqsad qilgan. Barcha zamonaviy interferometrlar birinchi bo'lib yorug’lik xususiyatlaridan eng kichik o'lchovlarni amalga oshirish uchun qanday foydalanish mumkinligini ko'rsatganidan keyin paydo bo'ldi. Lazerlarning ixtirosi interferometrlarga LIGO talab qiladigan eng kichik o'lchovlarni amalga oshirish imkonini berdi.
Shunisi e'tiborga loyiqki, LIGO interferometrlarining asosiy tuzilishi Mishelson 125 yil avval ishlab chiqqan interferometrdan unchalik farq qilmaydi, lekin LIGO Interferometrida tasvirlangan ba'zi qo'shimcha funktsiyalar bilan.
Keng qo'llanilishi tufayli interferometrlar turli shakl va o'lchamlarda bo'ladi. Ular mikroskopik organizm yuzasidagi eng kichik o'zgarishlardan tortib, uzoq koinotdagi gaz va changning ulkan kengliklari tuzilishigacha va hozirda tortishish to'lqinlarini aniqlash uchun hamma narsani o'lchash uchun ishlatiladi. Turli xil dizayn va ulardan foydalanishning turli usullariga qaramay, barcha interferometrlarning umumiy bir tomoni bor: ular interferentsiya naqshini yaratish uchun yorug’lik nurlarini bir-biriga qo'shadilar. Mishelson lazer interferometrining asosiy konfiguratsiyasi o'ngda ko'rsatilgan. U lazer, nurni ajratuvchi, bir qator nometall va interferentsiya naqshini qayd qiluvchi fotodetektordan (qora nuqta) iborat.
Ularning keng qo'llanilishi tufayli interferometrlar turli shakl va o'lchamlarga ega. Ular mikroskopik organizm yuzasidagi eng kichik o'zgarishlardan, uzoq koinotdagi ulkan gaz va changlarning tuzilishiga, endi esa gravitatsion to'lqinlarni aniqlash uchun hamma narsani o'lchash uchun ishlatiladi. Ularning turli loyihalar va ular ishlatiladi bo'lgan turli yo'llar qaramay, barcha interferometers umumiy bir narsa bor: ular bir to'siq naqsh ishlab chiqarish uchun nur nurlarini ustiga qo'ymoq. Michelson lazerli interferometrining asosiy konfiguratsiyasi o'ngda ko'rsatiladi. U lazer, nurli splitter, bir qator nometall va interferensiya naqshini qayd qiluvchi fotodetektor (qora nuqta) dan iborat.
Aralashuv namunasi nima?. Interferometrlarning qanday ishlashini yaxshiroq tushunish uchun 'interferensiya'haqida ko'proq tushunishga yordam beradi. Toshlarni tekis, shishasimon hovuzga yoki hovuzga tashlagan va sodir bo'lgan voqealarni kuzatgan har bir kishi shovqin haqida biladi. Toshlar suvga urilganda,
Suvda aralashish naqsh. "Interferensiya" turli manbalardan kengayib borayotgan aylana to'lqinlari kesishgan hududlarda sodir bo'ladi.
Interferentsiya tamoyillarini tushunish oson. Ikki yoki undan ortiq to'lqinlar o'zaro ta'sir qiladi. Siz o'zaro ta'sirlashganda alohida to'lqinlarning balandliklarini qo'shasiz va natijada paydo bo'lgan to'lqin "interferentsiya" naqshidir. O'ngdagi rasmda interferentsiyaning ikkita o'ziga xos turi ko'rsatilgan: umumiy konstruktiv shovqin va to'liq buzuvchi shovqin. Ikki (yoki undan ko'p) to'lqinlarning cho'qqilari va chuqurliklari mukammal birlashsa, umumiy konstruktiv shovqin sodir bo'ladi. Birga qo‘shilganda, siz kattaroq to‘lqinni “qurasiz”, uning o‘lchami ikki to‘lqinning jismoniy o‘zaro ta’sir qiladigan har bir nuqtasidagi balandliklari (va chuqurliklari!) yigindisiga teng bo‘ladi. To'liq halokatli interferensiya bir yoki bir nechta to'lqinlarning cho'qqilari bir xil to'lqinning chuqurliklari bilan uchrashganda sodir bo'ladi. Bularni bir joyga qo'shish ularning bir-birini bekor qilishiga olib keladi (ya'ni, ular bir-birini "yo'q qiladi").
Tabiatda bitta to'lqinning cho'qqilari va pastliklari har doim ham rasmda ko'rsatilganidek, boshqa to'lqinning cho'qqilari yoki pastliklariga to'liq mos kelmaydi. Qulaylik bilan, ular birlashganda qanchalik sinxron bo'lishidan qat'i nazar, interferentsiya natijasida paydo bo'ladigan to'lqinning balandligi har doim jismoniy o'zaro ta'sir qiladigan har bir nuqta bo'ylab birlashuvchi to'lqinlarning balandliklari yigindisiga teng bo'ladi. Shunday qilib, to'lqinlar bir oz sinxronlanmagan holda uchrashganda, qisman konstruktiv yoki halokatli shovqin paydo bo'lishi mumkin. Quyidagi animatsiya ushbu effektni ko'rsatadi. Qora to'lqin qizil va ko'k to'lqinlarning cho'qqilari va chuqurliklarini bir-biriga qo'shish natijasini ko'rsatadi, ular bir-biridan o'tayotganda (aralashmoqda). Har bir to'lqinning balandligi/chuqurligini har bir nuqtada bir-biridan o'tayotganda qo'shish qora to'lqinga olib keladi. E'tibor bering, u ikki baravar yuqori/chuqur (umumiy konstruktiv shovqin)dan tekis (umumiy halokatli shovqin) gacha bo'lgan balandliklarning to'liq diapazonini boshdan kechiradi. Ushbu misolda qora to'lqin interferentsiya naqshidir (qizil va ko'k to'lqinlarning davom etishi natijasida yuzaga keladigan naqsh). Qizil va ko'k to'lqinlar o'zaro ta'sir qilishda davom etar ekan, u qanday o'zgarishiga e'tibor bering.
O'zgaruvchan qora to'lqin - bu qizil va ko'k to'lqinlarning bir-biridan o'tishi o'zaro ta'sirida yaratilgan interferentsiya naqshidir.
Nur bilan parallellik. Shunday bo'ladiki, yorug’lik to'lqinlari xuddi suv to'lqinlari kabi harakat qiladi. Ikkita lazer nuri birlashganda, ular ham birlashganda yorug’lik to'lqinlarining qanchalik to'gri kelishiga bogliq bo'lgan interferentsiya naqshini hosil qiladi. Xuddi suv kabi, bir nurning to'lqinlarining cho'qqilari boshqasining chuqurliklariga mukammal darajada to'gri kelganda, butunlay halokatli interferensiya sodir bo'ladi. Suvda natijada to'lqin yo'q. Yorug’likda, natija yorug’lik yo'q! Aksincha, bir nurning cho'qqilari boshqasining cho'qqilariga mukammal darajada to'gri kelganda, umumiy konstruktiv shovqin paydo bo'ladi. Shunga qaramay, suvda, hosil bo'lgan to'lqinning balandligi ikki to'lqinning balandliklari yigindisiga teng; yorug’likda, natijada ikkita alohida yorug’lik nurlarining intensivliklari yigindisiga teng yorug’lik paydo bo'ladi. Ushbu o'xshashlikni oxirigacha olib borish, suvda, to'lqinlar bir-biridan o'tayotganda, ular qisman to'liq konstruktiv va halokatli (kattaroq to'lqin, kichikroq to'lqin, to'lqin yo'q)gacha bo'lgan to'liq interferentsiyani boshdan kechirishlari mumkin. Yorug’likda natija qorongulikdan o'zaro ta'sir qiluvchi nurlarning intensivligi yigindisigacha bo'lgan yorqinlikning to'liq diapazoni bo'ladi.