Reja Yorug’likning to’lqin uzunligini difraktsion panjara yordamida aniqlash
Download 374.62 Kb.
|
Difraksion panjara.
- Bu sahifa navigatsiya:
- 3-rasm 4-rasm
- Yoruglik interferensiyasi
- Foydalanilgan adabiyotlar
|
Difraksion panjara Reja Yorug’likning to’lqin uzunligini difraktsion panjara yordamida aniqlash Fraungofer Difraksiyasi. Yoruglik interferensiyasi Yorug’likning to’lqin uzunligini difraktsion panjara yordamida aniqlash Ishning maqsadi: Difraktsion panjara yordamida yorug’likning to’lqin uzunligini aniqlash. Har xil to’lqin uzunligidagi yorug’likning inson organizmiga ta'siri haqida ko’nikma va malakalar hosil qilish. Yorug’lik nurlarining tibbiyotda qo’llanilishini o’ rganish. Kerakli jihozlar: Shkalalarga ega bo’lgan optik qurilma, difraktsion panjara, yoritgich, tokga ulagich va ulash simlari. Nazariy tushuncha Yorug’likning tabiati - ikkilanmali, ya'ni dualistikdir, yorug’lik - elektromagnit to’lqin, yorug’lik - zarrachalar (fotonlar) oqimi sifatida namoyondir. Yorug’likning dualistik tavsifi Plank formulasida yaqqol ko’rinadi. Ungako’ra yorug’likning bir kvanti (portsiyasi) Е = hv energiyaga egaL Kuzatishlar shuni ko’rsatadiki, inson tanasidagi ayrim molekulalar yorug’lik energiyasini hv ga teng portsiyalar bilan yutadi. Molekulalar yorug’likni ayniqsa ultrabinafsha nurlarni yutganda bu energiya ko’pgina molekulalarni parchalashga etarli bo’lishi mumkin, bunga yorug’likning kimyoviy ta'siri deyiladi. Molekulalarning har qanday o’zgarishi kimyoviy hodisadir. Odam tanasining oftobda qorayishi bu kimyoviy o’zgarishlarga yaqqol misol bo’ lishi mumkin. Hozirgi paytda biologiyada, kimyoda, texnikada, tibbiyotda va xalq xo’jaligining turli sohalarida ko’llanilayotgan lazer nurlarining ham fizik kattaliklari bilan bir qatorda to’lqin uzunliklarini o’lchash muhim ahamiyatga egaL N.N. Bexterovning fikriga ko’ra har bir to’lqin uzunlikdagi nur organizmga o’ziga xos psixologik ta'sir ko’rsatar ekan. Masalan, qizil rang qo’zg’atuvchanlik xususiyatiga ega bo’lib organizmni toliqishiga olib keladi, moviy rang tinchlantirish xususiyatiga ega , yashil rang organizmga hordik chiqarish imkonini beradi, qora rang ruhi yatga qo’ rquv hissini uyg’ otadi. Fizikada yorug’likning to’lqin uzunligini aniqlashning bir necha usullari mavjud. Shulardan biri difraktsiya hodisasiga asoslangan difraktsion panjara deb ataluvchi optik asbob yordamida yorug’ l i kni ng to’ l qi n uzunl i gi ni ani ql ash eng sodda va qul ay usul l ardan hi sobl anadi. Yorug’likning to’g’ri chiziq bo’lib tarqalish qonuniyatidan chetlanishi difraktsiya deb ataladi.
Bir-biridan bir xil uzoqlikda joylashgan shaffofmas to’siqlar bilan ajratilgan juda ko’p tor tirqishlardan iborat oddiy optik asbob difraktsion panjara deyiladi (1-rasm). Sifatli difraktsion panjara shisha plastinkali parallel shtrixlar (chiziqlar) tortuvchi maxsus bo’ lish mashinasi yordamida tayyorlanadi. Shtrixlar soni 1 mm da 100 dan 2400 gacha etadi, shtrixlarning umumiy soni 100 000 dan ortiq bo’ lishi mumkin. Keng tarqalgan difraktsion panj aralar j elatiniga tushuri l gan iz bo’lib, bu j elatina ikkita shi sha pl asti nka orasi ga soli b qo’ yiladi. Qaytaruvchi panjaralar deb ataladigan difraktsion panjaralarning sifati eng yaxshi bo’ladi. Bular yorug’likni qaytaruvchi va o’tkazuvchi qismlari navbatlashib keladigan optik asbobdir. Yorug’likni o’tkazuvchi shtrixlar yaxshilab silliqlangan metall plastinkaga qisqich yordamida chiziladi. Agar shaffof tirqishlar (ya'ni qaytaruvchi yo’llar) eni а bilan, shaffofmas oraliqlar (ya'ni yorug’likni sochuvchi yo’llar) eni b bilan belgilansa, d = a + b kattalik panjaraning davri yoki doimiysi deb ataladi. Difraktsion panjaraning optik asbob sifatida qimmati bu panjara hosil qiladigan difraktsion manzara aniqligi bilan belgilanadi. Difraktsion panjaraga oid elementar nazariyaning asosiy jihatlarini ko’rib chiqaylik. Difraktsion panjaraga tabiiy nur tushurilsa difraktsion maksimum larda etti xil rangli chiziqlar (spektrlar) o’osil buladi, minimum joyda esa qora chiziqlar paydo bo’ladi. Agar tushirilayotgan nur monoxromatik bo’lsa, u holda maksimumlarda hosil bo’lgan rangli chiziqtushayotgannurningto’lqinuzunligigato’g’ri keladi (2-rasm). 
2-rasm
Tirqishlardagi ikkilamchi kogerent manbalar barcha yo’nalishlarda tarqaluvchi yorug’lik to’ lqinlarini hosil qiladi. Turli nuqtalarda qo’shiluvchi to’lqinlar fazalari ayirmasi - Аф ning doimiyligini ta'minlovchi sozlangan manba kogerent manba deb ataladi. Tirqishlardan chiquvchi to’lqinlar bir-birini kuchaytiradigan sharoitni topamiz. Buning uchun ф burchak bilan belgilanuvchi yo’nalishda tarqaluvchi to’lqinlarni ko’rib chiqamiz. Qo’shni tirqishlarning chetlaridan chikayotgan to’lqinlar orasidagi yo’l ayirmasi АС kesmaning uzunligiga teng. Agar bu kesmada butun sondagi to’lqin uzunliklari joylashsa, barcha tirqishlardan chiquvchi to’lqinlar qo’shilib, bir-birini kuchaytiradi, ya'ni interferentsion maksimum hosil bo’ladi. Maksimumlar qo’yidagi shart bilan belgilanadigan ф burchaklar ostida ko’rinadi: dsin9 = kX (1) Bu erda k = 0, 1, 2, bular asosiy maksimumlar tartibi deb ataladi. Shuni nazarda tutish kerakki, (2) shart qanoatlantirilganda tirqishlarning pastki (rasm bo’yicha) chetlaridan keluvchi to’lqinlargina emas, balki tirqishlarning boshqa barcha nuqtalaridan keluvchi to’lqinlar ham kuchayadi. Birinchi tirqishdagi har bir nuqtaga ikkinchi tirqishda d masofada turgan nuqta muvofik keladi. Shu sababli bu nuktalardan chiqqan ikkilamchi tulkin kX ga teng bulib, bu tulkinlar bir-birini kuchaytiradi. Agar bu kesmada yarim sondagi tulkin uzunliklari joylashsa, barcha tirkishlardan chikuvchi tulkinlar kushilib, bir-birini susaytiradi, ya'ni interferentsion minimum hosil bo’ladi. Minimumlar qo’yidagi shart bilan belgilanadigan ф burchaklar ostida ko’rinadi: dsin9 = kX\2 (2) АВС uchburchakdan АС katetni topish mumkin: AC = АВапф = dsinф (3) Fraungofer nemis fizigi paralel nurlarda Difraksiyani ko’rgan. Buning uchun manba cheksiz uzoqda bo’lishi kerak yoki linzani fokus masofasida bo’lishi kerak. (1-rasm). Agar MN tirqishni eni to`lqin ( ) uzunligidan kichik bo’lsa cheksiz tirqish deb aytiladi. MS va ND nurlar orasidagi yo`l farq -burchakda (1) ifoda bilan aniqlanadi. (m=1,2,3,…) (2) MN - tirqishni frenel zonalariga ajratib yozamiz. Har bir zona (2) shartni bajarish V nuqtada min, agar  shartda (m=1,2,3,...) bajarilsa max kuzatiladi. da markaziy max uning ikkita tamonida -1,-2,-3,... 1,2,3, maksimumlar bo’ladi.
Fraungofer Difraksiyasi ayniqsa difraksion panjarada ahamiyati katta va amaliy qullaniladi. Oldingi bitta tirqish emas bir necha tirqich ya’ni ketma-ket keluvchi shaffof va shaffofmas tirqishlardan o’tgan nurlar Difraksiyalanadi interferensiyalanadi (2-rasm). 
Panjara N-ta tirqishdan iborat bo’lsa unda yo’l farqi quyidagi ifoda bilan ifodalandi. d=a+b - difraksion panjara doimiysi deyiladi. Agar shart bajarilsa (3) (m=1,2,3,... ) shart bajariladi maksimumlar V nuqtada kuzatiladi. 1-rasm Agar oq yorug’lik yuborilsa spektrga ajraladi chunki (3) da ga bog’liq. 
Masalan tabiiy va tayorlangan difraksion panjara qushni pati, kristallar, difraksion panjaralarda aniq spektrni ko’rish mumkin. Ajrata olish qobiliyati: Buyumlardan kelayotgan nurlar ustma-ust tushadi. Optika asboblar ularni Difraksiya tufayli ajratish uchun quyidagi shart bajarilishi kerak. (Mikroskop misolida ko’ramiz). 2-rasm 
3-rasm 4-rasm Mana shu shart bajarilganda 1,2 nuqtalar ayrim holatda ko’riladi. kattalik ajrata olish qobiliyati deyiladi. Masalan mikroskop uchun 0.3 mk. ya’ni 3*10-5 sm.dan kichik buyumni mikroskopda ko’rib bo’lmaydi. Bunda y - 1,2 nuqtalar orasidagi masofa. y - yorug’lik to’lqin uzunligi, n - muhitni sindirish kursatkichi u – ko’rinish burchagi. Faqat ikki ulchovli difraksion panjara emas balki uch ulchamli fazoviy panjaralar ham mavjud. Bu yerda kristall panjaralar (ya’ni uchta ulchov buyicha aniq takrorlanuvchi atom, molekulalar) kristall panjarada ham Difraksiya ruy beradi. Masalan: Kristall uchun d=10-10 m. Atom, molekulalar orasidagi masofa d- bo’lib, rentgen nurlari uchun to’lqin uzunlik =10-10 10-8 m ga teng. Bu Difraksiya nazariyasini Vulf va Breglar aniqlaganlar (5-rasm). Ularning fikricha tushayotgan 1,2 manohramatik nur kristall atomlaridan qayti.  -burchak ostidagilari quyidagi shartni bajaradi. 2dsin. =n bu Vulf-Breg tenglamasi deyiladi. 
Interferensiyalanib bir-birini kuchaytiradi va interferensiya manzara bo’ladi. Qaytuvchi nurlar uchun. Bu metod bilan 1) Rentgen to’lqin uzunligi ma’lum bo’lsa panjarani d - davrini topish, ya’ni kristalini urganish mumkin. Rentgenostrukturaviy analiz shunga asoslangan ya’ni kristalni hossalari rentgen nurlari Difraksiyasiga asoslanib urganiladi. 2) Тeskarisi. Agar d-ma’lum bo’lsa ni topish kerak bo’lsa rentgeno spektroskopiya deyiladi Yoruglik interferensiyasi Yoruglik interferensiyasi deb –ikki yoki bir nechta kogerent tulkinlarining qo’shilishi natijasida, yorug’lik oqimining fazoda qayta taqsimlanishiga, ya'ni ba'zi joylarda maksimum va boshqa joylarda minimum intensivliklarning vujudga kelishiga aytiladi. Kogerent to’lqinlar deb-chastotalari va to’lkin uzunliklari teng xamda, fazalarning farki o’zgarmas bo’lgan tulqinlarga aytiladi. Manoxromatik tulqinlar – bir xil chastotali va tulqin uzunlikli xamda o’zgarmas amplitudali tulqinlardir. Odatda , natijaviy tebranish amplitudasining kuchayishi va susayishi shartlarini fazalar farqi 2-1 bilan emas , balki to’lqinlar o’tadigan yo’l farqi bilan ifodalash qulay hisoblanadi . Agar elektromagnit to’lqin davri 2 va bunda u to’lqin uzunligi _ ga teng yo’lni o’tishini nazarda tutsak , = faza to’lqin \2 ga teng yo’lni o’tishga mos kelishini ko’ramiz. Ushbu mulohaza asosida maksimumlar sharti ni quyidagicha yozish mumkin : = 2k \2=k Agar qo’shiluvchi to’lqinlarinig yo’l farqi yarim to’lqin uzunliginimg juft soniga teng bo’lsa , natijaviy tebranishning maksimal kuchayishi ro’y beradi. Shuning dek , minimumlar shartini qayta yozamiz : =(2k+1)\2 Agar qo’shiluvchi to’lqinlari yo’l farqi yarim to’lqin uzunligining toq soniga teng bo’lsa , natijaviy tebranishning susayishi ro’y beradi .k=0,1,2,3,4….qiymatlar interferensiya maksimumlari va minimumlarining tartibi deyiladi . Agar yo’l farqi yarim to’lqin uzunligining juft soniga teng bo’lsa,A=A1+A2 = 2A1 – yorug’likning kuchayishi , agar yo’l farqi yarim to’lqin uzunligining toq soniga teng bo’lsa A=A1-A2=0 – yorug’likning susayishi , to’lqin so’nishi ro’y beradi . 
Yorug’lik interferensiyasidan foydalanish . Interferensya hodisasining miqdoriy qonuniyatlari to’lqin uzunligi _ ga bog’liq bo’lgani uchun ham , undan to’lqin uzunligini o’lchashda foydalaniladi . Shuningdek , interferensya hodisasidan optik asboblarning sifatini yaxshilashda va yaxshi qaytaruvchi qatlamlarni hosil qilishda ham foydalaniladi . Interferensya hodisasi interferometrlar deb ataluvchi o’lchov asboblarida ham keng foydalaniladi . Difraksiya :Yorug’lik to’lqinlarining to’siqni aylanib o’tishi va geometrik soya tomoniga og’ishi yorug’lik difraksiyasi deyiladi . Frenel prinspi : To’lqin frontining bo’laklardan iborat mavhum manmalar chiqaradigan ikkilamchi to’lqinlar interferensiyasining natijasi sifstida qarash mumkin , bu mavhum manbalar kogerent to’lqinlar chiqaradi va ular fazoning istalgan nuqtasida interferensiyaga kirishib bir – birlarini kuchaytirishlari yoki so’ndirishlari mumkin . Frenel o’z prinsipiga binoan to’lqin frontini shunday bo’laklarga bo’lishni taklif qildiki bunda qo’shni zonalardan qaralayotgan nuqtaga yetib kelayotgan to’lqinlarning fazalari qarama – qarshi yani = va demak yo’l farqi =\2 ga teng bo’lsin .Natijada ikita qo’shni zonaning qaralayotgan nuqtada hosil qiladigan tebranishlari bir – birini so’ndiradi . Frenel zonalari soni juft bo’lsa =a Sin =2m \2, (m=1,2,3…), B nuqtada difraksion minimum (to’la qorong’lik ) , agar Frenel zonalari soni toq bo’lsa =a Sin =(2m+1) \2, (m=1,2,3…), bitta kompensatsiyalanmagan zonaga mos keluvchi difraksion maksimum kuzatiladi . Bir tekislida yotgan kengliklari teng noshaffof sohalar bilan ajratilgan parallel tirqishlardan iborat sistema daifraksion panjara deyiladi . Agar tirqishni kengligi a , noshaffof sohaning kengligini b deb olsak , dqaQb kattalik difraksion panjaraning doimiysi (davri) deyiladi . Yasi manoxromatik to’lqin panjaraga tekisligiga tik tushayotgan bo’lsin , tirqishlar bir – birlaridan teng uzoqlikda joylashganligi uchun ham ikita qo’shni tirqishdan chiqayotgan nurlarning yo’l farqi quyidagiga teng =CF=(a+b) Sin = D Sin Difraksion panjara holida ham yakka tirqishdagi difraksya kabi bosh minimumlar a Sin =m, (m=1,2,3…) bo’ladi . Agar d Sin = m, (m=0,1,2,…)
Difraksyadan foydalanish . Difraksion panjara asosida ishlaydigan spektrograflar yordamida moddalarning tarkibi va sifati haqida tasafurga ega bo’lish mumkin . Nurning to’lqin uzunligini aniqlash zarur bo’lgan spektrial analizda difraksion panjaradan foydalaniladi . Difraksion panjara ajrata olish kuchi bilan xarakterlanadi Demak difraksion panjaraning ajrata olish qobiliyati undagi shtrixlar soniga bog’liq . Zamonaviy difraksion panjaralardagi shtrixlar soni 1 mm da 6000 dan 0.25 ta gacha bo’lishi mumkin. Bunday panjaralar yordamida spektrning ultrabinafsha qismidan infara qizil qismigacha bo’lgan soha o’rganiladi . Foydalanilgan adabiyotlar A .Ganiyev II kism « fizika» Akademik litsey va kasb hunar kollejlari uchun. G. YA. Myakishev, B. B. Buxovsev fizika 10 – sinf. Download 374.62 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|