R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
υ berilgan muhitda
yoruglikning tarqalish tezligi. www.ziyouz.com kutubxonasi 123 Yoruglik tolqinlari yoliga E ekranni joylashtiramiz. Muhitning ekran sirtida yotgan biror M nuqtasida yoruglik tolqinlari ustma- ust tushib interferensiyalanadi. Superpozitsiya prinsiðiga kora bu nuqtada yigindi elektr maydon kuchlanganlik vektori 1 2 E E E = + r r r boladi (114- rasm). Kosinuslar teoremasiga binoan yigindi tebran- ishlar amplitudasi: 2 2 2 0 01 02 01 02 2 cos E E E Å Å ϕ = + + (73) ifodadan aniqlanadi, bunda: 1 2 2 1 1 2 l l l l t t const ϕ ϕ ϕ ω ω ω υ υ υ − = − = − − − = = (74) fazalar farqi, ∆l = l 2 l 1 tolqinlarning optik yollari ayirmasi (113- rasmga qarang). Demak, tolqinlarning fazalar farqi quyidagicha boladi: 2 1 ( ) 2 2 . l l l l T π ϕ ω π υ υ λ − ∆ ∆ = = ⋅ = (75) 114- rasm. 113- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 124 Yoruglik oqimi zichligining vaqt boyicha ortacha qiymati, yani tolqinning tarqalish yonalishiga perpendikulyar maydonchaning yuza birligi orqali otadigan yoruglik oqimining vaqt boyicha ortacha qiymati fazoning berilgan nuqtasidagi yoruglik intensivligi deb yuriti- ladi. Yoruglik intensivligi I harfi bilan belgilanadi. Intensivlik yoruglik tolqin amplitudasining kvadratiga proporsional boladi: 2 . I E : (76) Bu holni va (75) ni etiborga olsak, (73) ifodani quyidagi kori- nishda yozish mumkin: 1 2 1 2 2 cos 2 . l I I I I I π λ ∆ = + + (77) Bunda: I natijaviy yoruglik intensivligi, I 1 va I 2 lar mos ravishda birinchi va ikkinchi manbalardan kelayotgan yoruglik intensivliklari. (77) dan korinib turibdiki, fazoning qaysi nuqtalari uchun cos 2 0 l π λ ∆ > bolsa, osha joylarda I > (I 1 + I 2 ) boladi; qaysi nu- qtalarda cos 2 0 l π λ ∆ < bolsa, osha joylarda I < (I 1 + I 2 ) boladi. Shunday qilib, kogerent yoruglik tolqinlari ustma-ust tush- ganda yoruglik oqimining fazoda qayta taqsimlanishi roy beradi, natijada fazoning bazi joylarida intensivlikning maksimumlari, boshqa joylarida minimumlari vujudga keladi, yoruglikning inter- ferensiyasi kuzatiladi. (77) formulani tahlil qilaylik. 1. Agar cos 2 1 l π λ ∆ = bolsa, u vaqtda: I = I 1 + I 2 + 2I 1 I 2 , (78) I 1 = I 2 bolgan xususiy holda esa I = 4I 1 boladi, yani M nuqtada intensivlik maksimal qiymatga erishadi. Bu hol: 2 2 , ( 0,1,2,3,...) l k k π π λ ∆ = = bolgan vaqtda amalga oshadi. Bu ifodadan tolqinlarning optik yollarining farqi: www.ziyouz.com kutubxonasi 125 2 , ( 0,1,2,3,...) 2 l k k k ∆ = = = λ λ (79) ekanligi kelib chiqadi. (79) ifoda interferensiyaning maksimumlik sharti deb ataladi va quyidagicha tariflanadi: agar tolqinlar ustma- ust tushgan nuqtada optik yollar farqi tolqin uzunliklarining butun son marta yoki yarim tolqin uzunliklarining juft son marta olinganiga teng bolsa, intensivlik maksimal boladi. 2. Agar cos 2 1 l π λ ∆ = − bolsa, u vaqtda: I = I 1 + I 2 2I 1 I 2 . I 1 = I 2 bolgan xususiy holda I = 0 boladi. Bu hol: 2 (2 1) , ( 0,1,2,3,...) l k k π π λ ∆ = = + = (80) bolgan vaqtda amalga oshadi. Binobarin, yoruglik tolqinlarining optik yollarining farqi: (2 1) , ( 0,1,2,3,...) 2 l k k λ ∆ = + = (81) ekanligi kelib chiqadi. (81) ifoda interferensiyaning minimumlik shartini aniqlaydi. Demak, agar tolqindar ustma-ust tushgan nuqta- da optik yollarning farqi yarim tolqin uzunliklarining toq son marta olinganiga teng bolsa, intensivlik minimal qiymatga erishadi. Ekranning M nuqtadan tashqari barcha nuqtalari uchun ham (79) maksimumlik va (81) minimumlik shartlari orinli boldi (chunki M nuqta ixtiyoriy tanlangan). 40- §. Interferension yollar Yuqoridagi paragrafda yoruglikning kogerent manbalari sifati- da nuqtaviy yoruglik manbalaridan foydalandik. Endi kogerent man- balar sifatida ozaro parallel joylashgan S 1 va S 2 tor yorug tirqish- lardan foydalanaylik (115- rasm). Òirqishlar chizma tekisligiga per- pendikulyar joylashgan. Manbalar yotgan tekislikka parallel qilib E ekranni (uni ham chizma tekisligiga perpendikulyar) joylashtiraylik. Manbalar orasidagi masofa d, manbalar ortasidan ekrangacha bolgan masofa L bolsin. Ekran boyicha X oqini yonaltiraylik. S 1 va S 2 manbalardan kelayotgan nurlar ekranning biror P nuqtasida ust- ma-ust tushadi va interferensiyalanadi. Shu P nuqtagacha bolgan www.ziyouz.com kutubxonasi 126 OP masofani x bilan belgilaylik. Ekranning boshqa barcha nuqtalar- iga ham kogerent manbalardan yoruglik tushadi va ozaro inter- ferensiyalanadi. Ekranda qanday manzara hosil bolishini korib chiqaylik. Agar nurlarning ∆l optik yol ayirmasi maksimumlik shartini qanoat- lantirsa, ekranning shu nuqtasi maksimal yoritilgan boladi; mini- mumlik shartini qanoatlantirsa, shu nuqta minimal yoritilgan (qorongi) boladi. S 1 va S 2 lar monoxromatik yoruglik manbalari bolsa, maksi- mumlik sharti qanoatlantirilgan nuqtalar toplami rangli (qizil, yash- il, sariq va hokazolar) yorug yollarni hosil qiladi, minimumlik sharti qanoatlantirilgan nuqtalar toplami qorongi yollarni hosil qiladi. Nati- jada ekranda yorug tirqish (manba)larga nisbatan parallel bolgan va bir-biri bilan navbatlashib keladigan yorug va qorongi yollardan ibo- rat interferension manzara kuzatiladi (116- rasm). Interferension yollar O ekran markaziga nisbatan simmetrik joylashgan. Manbalardan tar- qalayotgan kogerent tolqinlarning ustma-ust tushgan APD fazo soha- si interferension maydon deyiladi (115- rasmga qarang). S 1 va S 2 kogerent manbalardan baravar uzoqlikdagi O nuqtadan interferension yollargacha bolgan x masofani aniqlaylik. Òogri burchakli S 1 PB va S 2 PC uchburchaklardan: 2 2 2 2 2 2 1 2 ; ; 2 2 d d l L x l L x = + − = + + bundan: 2 2 2 1 2 l l xd − = yoki − + = 2 1 2 1 ( )( ) 2 . l l l l xd Biroq: 2 1 2 1 , 2 l l l l l L − = ∆ + ≈ bolgani uchun: 2 2 l L xd ∆ ⋅ = va, de- mak: . l L x d ∆ ⋅ = (82) (79) va (81) formulalarni nazarga olib, yorug yollar O nuqtadan: 115- rasm. 116- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 127 , ( 0,1,2,3,...) L x k k d λ = = (83) masofalarda, qorongi yollar esa: (2 1) , ( 0,1,2,3,...) 2 L x k k d λ = + = (84) masofalarda hosil bolishini aniqlaymiz. k=0 ga tegishli maksimum O nuqtadan otadi va markaziy maksimum deb yuritiladi (116- rasmga qarang). Qoshni maksimumlar yoki minimumlar orasidagi masofa quyidagi ifodaga teng boladi: 1 ( 1) . k k L L L x x x k k d d d λ λ λ + ∆ = − = + − = (85) (85) dan korinadiki, ∆x masofa d ga teskari proporsional, shu sababli aniq interferension manzarani kuzatish (yani, interferen- sion yollarni bir-biridan aniq ajratib korish) uchun bir-biridan mumkin qadar kichik masofada joylashgan yoruglik manbalaridan foydalanish lozim (d = L). Agar S 1 va S 2 manbalar murakkab yoruglik (oq yoruglik) man- balari bolsa, u holda hamma yorug yollar kamalak rangiga ega boladi. Buni (79) va (81) shartlar λ ga bogliqligi bilan tushuntirish mumkin. Haqiqatan ham interferension maksimumlar har bir tolqin uzunligi uchun bir-biriga nisbatan siljigan boladi. 41- §. Yoruglik interferensiyasini kuzatish usullari Yoruglik sochayotgan har qanday ikki jism (masalan, ikki elek- tr lampochkasi) yoruglikning kogerent manbalari bola olmaydi, chunki yoruglik sochayotgan jismdan chiqayotgan (masalan, ele- ktr lampasining tolasidan chiqayotgan) yoruglik jismning alohida zarralari (atomlari va molekulalari) nurlayotgan koplab elektro- magnit tolqinlardan iboratdir. Bu zarralarning nurlanish sharoit- lari juda tez va tartibsiz ozgarib turadi. Yoruglik sochayotgan ik- kita jism yoruglikning kogerent manbalari bolishi uchun birinchi jismning barcha zarralari chiqarayotgan tolqinlar ikkinchi jismn- ing barcha zarralari chiqarayotgan tolqinlardan faza jihatidan ham- ma vaqt ayni bir kattalikka farq qilishi kerak. Amalda bunday holning bolishi ehtimoldan juda yiroq. Shuning uchun kogerent manbalar suniy yol bilan hosil qilinadi: bir manbadan chiqayotgan yoruglik «ikkiga ajratiladi». www.ziyouz.com kutubxonasi 128 Interferension manzarani hosil qilishning bazi usullari bilan tanishib chiqaylik. 1. Frenel kozgusi yordamida yoruglik interferensiyasini kuza- tish. Frenel kozgulari bir-biriga 180° ga yaqin burchak ostida ornatilgan ikkita yassi kozgudan iborat sistemadir (117- rasm). Kuchli S yoruglik manbayidan chiqayotgan oq yoruglikni F qizil shisha yoruglik filtri orqali otkazamiz (filtr sifatida ixtiyoriy boshqa rangli shisha olish mumkin) va monoxromatik yoruglikni (misolimizda qizil yoruglikni) M 1 va M 2 yassi kozgularga tushira- miz. S manbadan kelayotgan hamda M 1 va M 2 kozgulardan qaytayotgan tolqinlar E ekranning P nuqtasida turgan kuzatuvchi- ga S 1 va S 2 manbalardan kelayotgandek tuyuladi. Rasmda S 1 va S 2 lar S manbaning M 1 va M 2 kozgulardagi mavhum tasvirlari ekanligi korinib turibdi, ular kogerent manbalar vazifasini otaydi. Mak- simum yoki minimumlik shartlariga kora agar nurlarning yol ayi- rmasiga tolqinlarning butun soni yoki yarim tolqinlarning juft soni joylashsa, u holda P nuqtada yoruglikning maksimumi (yorug dog) hosil boladi. Agar nurlar yolining ayirmasiga yarim tolqinlarning toq soni joylashsa, u holda P nuqtada yoruglikning minimumi (qorongilik) hosil boladi. Ekranning P nuqtadan tashqari barcha nuqtalari uchun ham maksimumlik va minimumlik shartlari xuddi shunday boladi. Yoruglikning S 1 va S 2 ikki kogerent manbalaridan ekranga kelayotgan yoruglik tolqinlari interferensiyalashib, yorug (bizning tajribada qizil) va qorongi yollarning navbatlashib joylashishidan iborat interferension manzarani hosil qiladi (116- rasmga qarang). Kozgularni navbat bilan sariq, yashil, kok va boshqa yoruglik bilan yoritib, biz ekranda navbatma-navbat joylashadigan sariq va qora, songra yashil va qora, nihoyat, kok va qora yollarni hosil qilamiz. Òajribaning korsatishicha, qoshilgan tolqinlar maksimum- 117- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 129 lari va minimumlarining orinlari yoruglikning rangiga qarab ozgarar ekan. Masalan, qizil yoruglik tushirilganda yorug va qora yollarning kengligi eng katta, binafsha yoruglik tushirilganda yorug va qora yollarning kengligi eng kichik boladi. Bu esa turli rangdagi yoruglik tolqinlarining uzunligi turlicha bolishini korsatadi. Shuni qayd qilish kerakki, qora yollarning hosil bolishi ener- giyaning saqlanish qonuniga zid kelmaydi, chunki bunda yoruglik energiyasi yoq bolmaydi, balki ekran boylab taqsimlanishi ozgaradi. Agar qora yollarda yoritilganlik ikki kogerent yoruglik manbayidan tekis yoritilgandagidan kamroq bolsa, buning evaziga yorug yollarda yoritilganlik tekis yoritilgandagidan koproq boladi, chunki ekranga tushayotgan yoruglik oqimi ozgarishsiz qoladi. 2. Frenel biðrizmasi yordamida yoruglik interferensiyasini ku- zatish. Frenel biðrizmasi Pr sindirish burchaklari juda kichik bolgan va ozlarining asoslari bilan qoshilgan ikki prizmadan iboratdir (118- rasm). Biðrizmaning har bir yarmi yoruglikni ozining asosi- ga qarab sindirgani uchun S manbadan kelayotgan nurlar dastasi ikkiga ajraladi va ABC sohada ustma-ust tushib bir-biri bilan inter- ferensiyalanadi. Agar shu nurlar yoliga E ekran joylashtirilsa, uning BC qismida interferension manzara kuzatiladi. Ekranning boshqa qismlari esa bir tekis yoritiladi. 42-§. Yupqa pardalarda yoruglik interferensiyasi Yoruglik interferensiyasini, masalan, yupqa pardalarda ham ku- zatish mumkin. Masalan, suv sirtiga tokilgan kerosin yoki neftning yupqa pardasidagi kamalak ranglarining tovlanishiga, havoga uchirilgan sovun pufagi ranglarning barcha turlari bilan jilolani- shiga yoruglikning interferensiyasi sababdir. 118- rasm. 9 Olmasova M.H. www.ziyouz.com kutubxonasi 130 Ingliz olimi Ò.Yung yupqa pardalarning har xil rangda tovlanishi biri pardaning tashqi AB yuzidan, ikkinchisi esa ichki A 1 B 1 yuzidan qaytuvchi tolqinlarning qoshilishi natijasida roy beradi, deb tushuntiradi (119-rasm). Bunda tolqinlar bir-birini interferensiyalaydi va pardaning qalinligi hamda tolqinning uzunligi qanday bolishiga qarab yoruglikni kuchaytiradi yoki zaiflashtiradi. Shaffof ponada yoruglik interferensiyasini korib chiqaylik. Agar simdan yasalgan ramkani sovunli suvga botirib olsak, ramkaga yupqa sovun pardasi qoplanib qoladi. Pardani vertikal tutsak, sovun erit- masining ogirligi tasirida parda yuqorida yupqaroq, pastda esa qa- linroq bolgan ponasimon shaklni oladi. Bunday pardaga yonaltirilgan yoruglik nurlari amalda ikkiga ajraladi: ulardan biri yoruglik oqimi- ning bir qismi pardaning oldingi BB 1 sirtidan, ikkinchisi esa yoruglik oqimining qolgan qismi pardaning orqa AA 1 sirtidan qaytishidan hosil boladi (120- rasmdagi PP 1 soha sovun pardasi bir qismining kondalang kesimidir). Pardani monoxromatik (masalan, qizil) yoruglikning parallel dastasi bilan yoritamiz (rasmda pardaga tushir- ilayotgan yoruglik korsatilmagan). Nurlar pardaning AA 1 va BB 1 qatlamlaridan qaytishida qatlamning qalinligiga va yoruglik tolqinining uzunligiga bogliq bolgan yol ayirmasini hosil qiladi. Nurlar kozga 119- rasm. 120- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 131 tushgach, koz gavhari ularni bir nuqtaga keltiradi, buning natijasida interferensiya manzarasi kuzatiladi. Parda yuqoridan pastga tobora qalinlashib borgani uchun tolqinlar yolining farqi ham navbatma-navbat malum joylarda yarim tolqinlarning juft soniga, malum joylarda yarim tolqinlarning toq soniga teng bolib, biz pardaning sirtida pona qirrasiga parallel joylashgan qizil va qora yollarni kuzatamiz (121- rasm). Sovun pardasidan suyuqlik asta-sekin oqib tushadi, vaqt otishi bilan parda yollarining joylashish orni ham ozgaradi. Rangli va qora yollar parda qalinligi kamaygan sari kengayib boradi. Agar parda turli yoruglik tolqinlaridan tashkil topgan murakkab oq yoruglik bilan yoritilsa, qizil rangli yol ornida turli rangli yollar hosil boladi, biroq ularda spektral ranglarning bazilarigina seziladi. Bunga sabab shuki, pardaning oldingi va orqa sirtidan qaytayotgan tolqinlarning ajralishida uzunligi va fazalari turlicha bolgan tolqinlar qoshiladi. Bunda bazi ranglar kuchayib, bazilari susayadi, bazilari esa yoqolib ketadi. 43- §. Nyuton halqalari Nyuton halqalari ponasimon pardada kuzatiladigan yoruglik interferensiyasiga yaqqol misol bola oladi. Nyuton halqalarini ku- zatish uchun quyidagi optik sistemadan foydalaniladi. R egrilik ra- diusi yetarlicha katta (R = 110 m) bolgan n 1 sindirish korsatkichli yassi-qavariq linzani n 2 sindirish korsatkichli (n 2 > n 1 ) shisha plastinkaga qavariq sirti bilan joylashtiramiz (122- rasm). Agar bi- ror yoruglik manbayidan parallel nurlar linzaning yassi sirtiga per- pendikulyar tushirilsa, linza va shisha plastinka orasidagi havo qat- lamidan qaytgan va otgan nurlar ozaro kogerent bolib, bir-biri 121- rasm. 122- rasm www.ziyouz.com kutubxonasi 132 bilan interferensiyalanadi. Yoruglik tik tushgani tufayli qaytgan yoruglikda linza bilan plastinkaning bir-biriga tegib turgan joyida qora dog va bu dog atrofida konsentrik yorug va xira halqalar kuza- tiladi. Bu halqalarni Nyuton halqalari deb ataladi. Nyuton halqalari yoruglik linza-shisha plastinka sistemasidan otganda ham kuzatiladi, lekin bunda yorug va xira halqalarning joylashish tartibi orin almashadi. Bunga asosiy sabab yoruglik op- tik zichligi katta muhitdan (bizning holda shishadan) qaytganda fazasi π ga ozgaradi, yani qoshimcha 2 λ ga teng yol ayirmasi hosil boladi. Shunday qilib, b qalinlikdagi havo qatlamiga yoruglik tik tush- ganda nur ikki nurga ajraladi, ulardan biri linzaning sferik sirtidan (shisha-havo chegarasidan, masalan, K nuqtadan) qaytgan nur bolsa, ikkinchisi b qatlamdan otib shisha plastinka sirtidan (havo-shisha chegarasidan, masalan, D nuqtadan) qaytgan nur boladi (123- rasm). Demak, ikkinchi nur havoning b qatlamini ikki marta bosib otadi. Binobarin, hosil bolgan optik yollar ayirmasi quyidagicha boladi: 2 2 l bn λ ∆ = + . (86) Bunda: n qurilma turgan muhit (havo)ning sindirish kor- satkichi. 123- rasmdan halqa radiusi r ni topaylik. Rasmdan korinib turibdiki: r 2 = R 2 −(R−b) 2 = 2Rb−b 2 boladi. b R = ekanligini nazarda tutsak, u holda: 123- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 133 r 2 =2Rb, bundan: 2 2 r b R = (87) boladi. Agar kuzatilayotgan interferension halqalar soni k ta bolsa, (87) dan k halqaning radiusi uchun: 2 k r Rb = (88) deb yoza olamiz. (79) maksimumlik sharti hamda (86) va (87) ifo- dalarni birgalikda yechib, qaytgan yoruglikda yorug halqalarning r yo radiusini topsak, u quyidagiga teng boladi: (2 1) , ( 1,2,3...) 2 yo R r k k n λ = − = . (89) Xuddi shuningdek, xira halqalar radiusi: 2 , ( 0,1,2,...) 2 q R R r k k k n n λ λ = = = (90) boladi. Otgan yoruglikda yorug halqalarning radiusi (90) dan, xira halqalarning radiusi (89) dan aniqlanadi, chunki otgan yoruglikda yorug va xira halqalarning joylashish tartibi qaytgan yoruglikdagiga nisbatan orin almashadi. Linza sirtining egrilik radiusi R malum bolsa, otgan yoruglikda xira halqalarning r q radiusini eksperimental olchab, (90) formula- dan yoruglikning λ tolqin uzunligini hisoblab topish mumkin. 44- §. Interferensiyaning texnikada qollanilishi Yoruglik interferensiyasi amalda juda kop joylarda qollaniladi. Fizik tadqiqotlar va texnik tatbiqlar uchun qator interferension as- boblar interferometrlar ishlab chiqilgan. Ularning barchasi bitta prinsiðga asoslangan bolib, faqat tuzilishi jihatidangina farq qiladi. Gap shundaki, interferension manzara interferensiyalanuvchi tolqinlarning optik yollari ayirmasiga juda sezgir boladi: yollar ayirmasining juda kichik ozgarishlarida ham interferension yollar sezilarli siljib ketadi. Barcha interferometrlarning tuzilishi ana shunga asoslangan. Interferometrlar yordamida yoruglik tolqinlarining uzunligini juda yuqori aniqlikda aniqlash, kichik uzunliklar va burchaklarni aniq olchash, shaffof muhitlarning sindirish korsatkichlarini aniq- lash, sirtlarning silliqlash va sayqallash sifatini baholash mumkin. www.ziyouz.com kutubxonasi Download 3.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2025
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling