Toshkent davlat pedagogika universiteti fizika-matematika fakulteti
BOB. UMUMIY O’RTA TA’LIM MAKTABLARIDA FOTOMERTIYAGA DOIR MASALALAR YECHISH METODIKASI
Download 194.77 Kb.
|
диплом
|
1 BOB. UMUMIY O’RTA TA’LIM MAKTABLARIDA FOTOMERTIYAGA DOIR MASALALAR YECHISH METODIKASI.
1.1. O'quvchilarning fizika tushunchalarini shakllantirishda zamonaviy pedagogik texnologiyalardan foydalanish O'quv-tadqiqot faoliyati, zamonaviy o'qitishning usullaridan biri bo'lib, joriy o'quv jarayonida o'quvchilar uchun vaqti kelajakda kengaytiriladigan faoliyat turlaridan biridir. Bugungi kunda, o'quvchilar o'quv-tadqiqot faoliyatini, ilmiy tadqiqotning muhim bosqichlaridan biri bo'lgan noaniq natijaga ega bo'lgan muharririy, tadqiqotli masalalarni hal qilish bilan bog'liq ish shaklini tushunishadi. Bu, ilm-fan, texnika, san'at va boshqa tabiiy fanlar sohalarida yoritilgan muammolarni hal qilishga oid asosiy bosqichlar - muammolani belgilash, bu mavzuga oid adabiyot bilan tanishish, tadqiqot usullarini o'rganish, o'z materialini to'plash, uni tahlil qilish va umumlashtirish, xulosalarga ega bo'lishni o'z ichiga oladi. O'rta sinf (6-9 sinflar) o'quvchilari uchun ta'lim-tadqiqot faoliyatini tashkil etishda tajribalar ko'rsatadiki, o'quv-tadqiqot faoliyati quyidagi yutuqlarga olib keladi: - Fizika darslik dasturidagi bilimlarni kengaytirish, aktualizatsiyalash va qiziqishni rivojlantirish, interdistsiplinar bog'liqliklar haqida fikrlarni rivojlantirish (matematika, biologiya, kimyo, geografiya, tarix va boshqa tabiiy fanlar bilan); - O'quvchilar intellektual initsiativani asoslash va asosiy va qo'shimcha ta'lim dasturlarini o'rganish jarayonida rivojlantirish; - Ilmiy fikrlash usulini rivojlantirish uchun yaratilgan sharoitlar; - Har qanday faoliyat turi uchun ixtirochi yondashuvni o'rganish. Birov uchun, talabalarning tajribaning tushunchasini va uning ko'rsatkichlarini yaxshiroq tushunishlari uchun, ularni uy sharoitida fizika imkoniyatlari to'plamini tuzish va tushuntirishga oid ijodiy ishni bajaramiz mumkin. Masalan, vazifa quyidagi bosqichlardan iborat bo'lishi mumkin: - qiziqarli fizikaviy tasavvur (ob'ektning harakati, kuchlar, elektr energiya va boshqalarini tanlash); - ushbu tasavvurga oid tajribani topish; - uy sharoitida tajribani amalga oshirib, uning natijalarini yozish; - olgan natijalarni fizikaviy terminlar va qonunlar foydalanib tushuntirish. 7-8-sinf o'quvchilari joriyda fizikaviy qonunlar va nazariyalar haqida tasavvurqa egalar. Ammo, bilimlarni yanada chuqurroq o'rganish va ijodiy qobiliyatlarini rivojlantirish uchun, ularning fizikaga oid ijodiy loyihalarini bajaramiz mumkin. Masalan, vazifa quyidagi bosqichlardan iborat bo'lishi mumkin: - qiziqarli mavzuni tanlash (elektr energiya, mexanika, optika va boshqalar); - ushbu mavzuga oid ilmiy adabiyotni o'rganish; - hal qilinishi kerak bo'lgan muammo ni aniqlash; - ishning ishlab chiqarish hipotezasi va sinov usullarini ishlab chiqish; - experimentni o'tkazish va natijalarni umumlash; - natijalarga qarashlar va ko'rsatmalar berish. Katta sinflarda talabalar o'zlariga yetarli bilim va ko'nikmalarga ega bo'lish uchun ozod ishlashlarini bajaramiz mumkin. Shuning uchun, ularning maktab ilmiy-tajribaviy konferensiyasida ilmiy tadqiqotlarni bajaramiz mumkin. Masalan, vazifa quyidagi bosqichlardan iborat bo'lishi mumkin: - fizikaga oid mavzuni tanlash (masalan, optik materiallar xususiyatlarini o'rganish); - ushbu mavzuga oid ilmiy adabiyotni o'rganish; - tadqiqot usullarini ishlab chiqish va experimentlarni o'tkazish; - natijalarni umumlash va qarashlar berish; - prezantatsiyani tayyorlash va maktab ilmiy-tajribaviy konferensiyasida chiqish. Shunday qilib, fizika bo'yicha ijodiy vazifalar tuzishda o'quvchilarning yoshlik xususiyatlarini hisobga olgan holda muhimdir. Bu, faqat ijodiy qobiliyatlarini rivojlantirishga yordam beradi, balki fanqa qiziqishni kuchaytiradi va umumiy ilmiy bilimlarga qarshi ustma-ustlik qiziqishni shakllantiradi. Elektron o'quv qitobxonalar va ma'lumotnoma; video darslar va leksiyalar; IT yordamida amaliy mashg'ulotlar va tajriba ishlar; o'quvchilar IT dan foydalanib tadqiqot ishlari (masalan, dasturiy vositalarda fizikaviy jarayonlarni modellashtirish). Fizika o'qitishda axborot texnologiyalardan foydalanishning bir afzalligi, murakkab fizikaviy jarayon va hodisalarni vizualizatsiya qilish imkoniyatidir, bu o'quv materialini o'quvchilar uchun ko'proq mukammal va tushunarli qiladi. Qo'shimcha ravishda, IT dan foydalanish o'qituvchi va o'quvchilar o'rtasidagi qayta aloqani kuchaytirishga, shuningdek, o'quvchilar orasidagi aloqani kuchaytirishga yordam beradi. Xulosa qilish uchun, fizika o'qitish muvaffaqiyatli bo'lish uchun turli usullar va ish shakllaridan foydalanish kerak, shu jumladan, ijodiy vazifalar, tadqiqot loyihasi va axborot texnologiyalaridan foydalanish. Bu o'quvchilarning ijodiy qobiliyatlarini rivojlantirishga yordam beradi, shuningdek, ilmiy bilim va fizikaga doimiy qiziqishni shakllantirishga yordam beradi. Interferensiya (mirfayz lot. inter - oʻzaro va ferens — koʻtarish, urilish) — toʻlqinlarning fazoda ustma-ust tushib qoʻshilgan holda bir-birini kuchaytirishi yoki susaytirishi. Tabiatidan qatʼi nazar hamma toʻlqinlar (akustik, yorugʻlik, elektr va b.)ga xos holat. Shuning uchun ham umumiy holda toʻlqinlar I.si, xususiy holda yorugʻlik I.si oʻrganiladi. Toʻlqin kogerent va bir xil qutblangan boʻlsa, toʻlqin I. hodisasi hosil boʻladi (qarang Kogerentlik, Kutblanuvchanlik). Bir xil chasto-tali bir xil qutblangan ikki garmonik toʻlqinlarning qoʻshilishi oddiy holatdagi toʻlqin I.siga misol boʻla oladi. Issiklik manbalaridan chiqqan kogerent boʻlmagan toʻlqinlar ham I.ni hosil qiladi. Mas, astronomik katta teleskoplarda yulduzlardan kelgan yorugʻliklar I.sini kuzatish mumkin. Bunga sabab, yulduzlardan tarqalayotgan yorugʻliq toʻlqinlari oʻz manbaidan uzoqlashgan sari, uning fazaviy kogerentlik darajasi R/r ga proporsional ravishda oshadi (R — yorugʻlik manbaigacha boʻlgan masofa, g — manba oʻlchami). Issiqlik manbalaridan chiqqan toʻlqinlar manbadan qancha uzoklashsa, ular shuncha yassi toʻlqinlarga yaqin boʻladi. Lekin yorugʻlik intensivligining susayishi h/R2 tarzda boʻlgani uchun ularning yorugʻlik I.sini qayd qilish juda sezgir teleskoplarni ta-qozo etadi (Mulkijahon qarang Yorugʻlik interferensiyasi Yorugʻlik interferensiyasi - ikkita yoki bir nechta yorugʻlik toʻlqinlarining qoʻshilishi natijasida yorugʻlik nurlanishi energiyasining fazoda qayta taqsimlanishi (qarang Interferensiya); toʻlqin interferensiyasining xususiy holi Yorugʻlik interferensiyasi . ekran yoki b. sirtda yorugʻ yoki qorongʻi yoʻllar yoki dogʻlar (monoxromatik yorugʻlik uchun) yoxud rangdor qismlar (oq yorugʻlik uchun) yonmayon joylashgan holda koʻrinadi. Yorugʻlik interferensiyasi . 17-asrdaI. Nyuton tomonidan tadqiq qilingan boʻlsada, uning korpuskulyar nazariyasi ushbu xrdisani tushuntira olmadi. Uni 19-asr boshida T. Yung va O. Frene.tar toʻlqin hodisa sifatida nazariy talqin qilib berdilar. Doimiy faza farqi sharoitida, yaʼni kogerent yorugʻlik dastalarining qoʻshilishi natijasida vujudga keluvchi, fazoda kuchaygan va susaygan intensivliklarning muntazam almashinuvidan iborat boʻlgan Yorugʻlik interferensiyasi eng kengtarqalgan — statsionar interfere n siya dir. Yorugʻlik interferensiyasi. turlari asosan yorugʻlikning kogerent dastalarini hosil qilish usullari bilan bogʻliq. Yorugʻlikning kogerent dastalarini hosil qilishning ikki usuli: toʻlqin frontini boʻlish usuli va amplitudani boʻlish usulidan keng foydalaniladi. Toʻlqin frontini amplitudaviy boʻlish tuzilmalarida birlamchi manbaning nurlanishi optik muxitlarning yarim shaffof boʻlinish chegaralari bilan boʻlinadi. Mac, sovun pufaklari, suvdagi yogʻ pardalarida shunday tur Yorugʻlik interferensiyasi vujudga keladi. Bu hollarning bar chasida ikkita sirtdan qaytgan yorugʻliklarning interferensiyasi xreil boʻladi. Amplitudani boʻlish usuli interferometrlarda keng qoʻllanilib, unda toʻlqin maydonlari maxsus yarim shaffof koʻzgular vositasida boʻlinadi. Yuqoridagi ikki nurli interferensiyadan tashqari, koʻp nurli Yorugʻlik interferensiyasilar ham mavjud. Fabri — Pero interferometri koʻp karrali qaytuvchi nurlarda ishlasa, difraksiya panjaralari va Maykelson eshelonlari koʻp elementli davriy tuzilmalarga asoslangan. Yorugʻlik interferensiyasidan yorugʻlikning spektral tahlilida, masofalar, burchaklar va tezliklarni aniq oʻlchash hamda refraktometriyada keng qoʻllaniladi. Yorugʻlik interferensiyasi golografiya asosini tashkil qiladi Qadimgilar yorug‘likning tabiatini kuzata turib, o‘zaro tutashayotgan ikkita yorug‘lik nuri, kesishgach, yana o‘z yo‘lida hech narsa bo‘lmagandek davom etib ketaveradi degan fikrda bo‘lishgan. Bunday qarashlar asosida yorug‘likning nomoddiyligi va jism xossalariga ega emasligi haqidagi fikr mustahkamlangan. Aslida-chi, qanday edi? Nyuton eng birinchi bo‘lib yorug‘lik nurlarining o‘zaro ta’siri, yoki optika tilida aytganda yorug‘lik interferensiyasi bo‘yicha tajribalar o‘tkazgan edi. U tirqishdan o‘tayotgan yorug‘lik spektridagi turli rangdagi (ya’ni turli to‘lqin uzunligidagi nurlarni) linza orqali yoyilganda va qayta yig‘ilganda, ularning o‘zaro ta’sirlashayotganligini aniq ravshan ko‘rgan. Tirqishdan oq nur o‘tkazilganda, undan keyin rangdor va kamalakli halqalar paydo bo‘lgan. Agar tirqish orqali ranglarda biri o‘tkazilsa, undan keyingi holatda, qora va rangli halqalar o‘rin almashinish tartibida paydo bo‘lar edi. Ammo Nyuton nima sababdandir, o‘ziga xos bo‘lmagan tarzda, bu tadqiqotni oxirigacha yetkazmadi. Fikrimizcha, bu hodisani Nyuton o‘zi tushuna olmagan qandaydir noma’lum fizik hodisalar bilan bog‘lab, ularni tadqiq etish uchun qo‘shimcha tadqiqotlarni olib borish zarur deb bilgan. Nyuton qo‘yib ketgan mumtoz optika tamal toshi asosida, mazkur fizik hodisaning to‘liq modelini qurgan haqiqiy buyuk tadqiqotchilar XIX asrda paydo bo‘ldi. Ulardan birinchisi Tomas Yung (1773-1829) edi. Tomas Yung haqiqiy ma’nodagi ko‘p qirrali shaxs bo‘lgan: uning tarjimai holidan siz Misrshunos, gimnast, musiqachi kabi iste’dodlarini ham topasiz. Uning noyob qobiliyatlari haqida ajoyib bir hikoya mavjud: Tomas 14 yoshligida, o‘qituvchisi ko‘pchilik ichida unga ingliz tilida bir necha iborani qog‘ozga yozib chiqishini topshiriq qilib beradi. Topshiriq «yordamchi»lardan holi, alohida xonada, yakka tartibda bajarilishi kerak edi. Tomas Yung o‘sha xonada qolgan tengdoshlaridan ko‘ra uzoqroq qolib ketadi. Ko‘pchilik qatori, uning o‘qituvchisi ham, Yungning topshiriqni bajara olmayotganligiga ishonchi komil bo‘lib, uning chiqishi bilan ustidan kulishga tayyorlanishgan. Biroq noyob qobiliyat egasi bo‘lgan Yung, xonadan chiqib, o‘qituvchisiga qolgan tengdoshlaridan ko‘ra uzunroq qog‘ozni tutqazdi. Yung topshiriqdagi iborani faqat ingliz tilida emas, balki yana 9 ta tildagi tarjimalari va grammatik qoidalari bilan yozib chiqqan edi. Yung o‘zining dastlabki ilmiy ishini inson ko‘rish tizimini tadqiq qilishdan boshlagan. U odam ko‘zi gavhari ham o‘zgaruvchan qavariqlikka ega linzadan iborat ekanligini va maxsus muskullar uning torayib yoki kengayib turishiga javobgar ekanligini ilmiy tadqiqotlar asosida mufassal yoritib berdi. Yung o‘zining mazkur tibbiy-optika tadqiqotlarini bajargan vaqtida, atiga 20 yoshda bo‘lgan. Bu tadqiqotning o‘zi, uni Qirollik ilmiy jamiyatiga a’zolikka qabul qilinishiga yetarli asos bo‘ldi. Nyutonning yorug‘lik bilan olib borgan tadqiqotlarini Yung tanqidiy nuqtai nazardan qayta-qayta o‘rganib chiqdi. Ayniqsa u yorug‘lik zarralarining tezligi, uning mittigina ko‘mir uchqunidan, yoki, ulkan quyoshdan chiqqanligidan qat’iy nazar bir xil bo‘ladi degan g‘oyaga hecham ko‘nikolmas edi. Undan ham ko‘proq, Nyutonning tajribalaridagi yupqa plastinalarning turli ranglarda jilolanishi haqidagi nazariyasi Yung uchun nomukammal va to‘liq tushuntirilmagan deb qarar edi. Bu hodisani modellashtirib va uning ustida tinimsiz bosh qotirib, Yung, bu hodisani tushuntirishning ajoyib va samarali usulini o‘ylab topdi: u yorug‘likning yupqa plastinaning birinchi yuzasidan o‘tib, uning ikkinchi yuzasidan akslanib va birinchi yuzdan qaytib chiqqan, va shu tarzda kuchaygan yoki susaygan monoxromatik yorug‘lik sifatida o‘rganishga kirishdi. Yunging bu g‘oyaga qanday qilib fikran yetib kelganligi aniq ma’lum bo‘lmasa-da, olimlarning fikricha, unga bunday ajoyib fikrni bergan hodisa bu – tovush zarbalarining davriy kuchayib susayib, quloqda aks sado berishi bo‘lgan ekan. 1801 yildan 1803 yilgacha muddatda Qirollik jamiyatiga taqdim qilingan to‘rtta hisobotida Yung o‘zining nazariy va amaliy tadqiqotlarini batafsil yoritgan. Mazkur hisobotlar esa, umumlashtirilgan va kitob holiga keltirilgan ko‘rinishda, 1807 yilda «Tabiiy falsafa va mexanika san’ati fanidan ma’ruzalar» nomi bilan Londonda nashr ettirilgan. U o‘z asarida, Nyutonning «Boshlang‘ichlar» kitobining XXIV bobidagi hikoyadan – Galley tomonidan kuzatilgan Filippin arxipelagidagi g‘ayritabiiy suv ko‘tarilishlari hodisasi haqida bir necha marta iqtibos keltiradi. O‘sha hodisani Nyuton to‘lqinlarning ustma ust tutashuvi sifatida tushuntirgan edi. Yung ushbu misoldan kelib chiqib, interferensiyaning umumiy tamoyillari haqida xulosalar keltirib chiqaradi. «Ko‘l yuzasi bo‘ylab ma’lum va aniq bir tezlikda tarqalayotgan va yakunda, ko‘ldan chiqib ketadigan tor kanalga kelib tushayotgan suv to‘lqinlari qatorini tasavvur qiling. Endi, qandaydir o‘xshash sababga ko‘ra, xuddi o‘shanday tezlikda xuddi o‘sha kanalning o‘zidan bir vaqtning o‘zida paydo bo‘lib tarqalib, ko‘lga kirib kelayotgan boshqa bir to‘lqinlar qatorini ham tasavvur qiling. Ulardan hech biri boshqasining tizimini buzib yubormaydi, lekin, ularning harakati o‘zaro birlashadi: agar bir to‘lqinning eng baland nuqtasi ikkinchisining ham eng baland nuqtasi bilan to‘g‘ri kelsa, ular qo‘shilib, yanada balandroq to‘lqin hosil qiladi. Agar birinchisining eng baland nuqtasi, ikkinchisining eng botiq nuqtasiga to‘g‘ri kelsa, ular bir birini muvozanatlaydi va suv yuzasi tekislashadi. O‘ylashimcha shunga o‘xshash hodisa yorug‘likning ikki o‘xshash miqdori o‘zaro uchrashganida ham sodir bo‘ladi; bunday tutashuvni men yorug‘lik interferensiyasining umumiy qonuniyati deb atayman.» Interferensiyani kuzata olish uchun yorug‘lik nurlarining har ikkalasi ham aynan bir manbadan (ularning fizik xossalari mutlaqo bir xil bo‘lishi uchun) chiqqan bo‘lishi kerak. Har xil yo‘lni bosib o‘tganidan keyin, ular bitta nuqtaga kelib tushishi va keyinchalik parallel yo‘nalishda tarqalishi kerak. Demak, - davom ettiradi Yung, - bir manbadan tarqalgan yorug‘lik nurlari turli, lekin, deyarli bir xil yo‘nalishdagi yo‘llar orqali ko‘zga kelib tushganida, yorug‘lik nuri o‘zining eng maksimal intensivligiga ega bo‘ladi. Buning uchun, nurlarning yo‘llaridagi farq, qandaydir ma’lum uzunlikning karrali miqdoriga teng bo‘lishi, va oraliq holatda minimal intensivlikka ega bo‘lishi sharoitlari talab etiladi. 1802 yilda Yung o‘zining interferensiya tamoyilini «ikkita tirqishlar» nomli tajribasi orqali mustahkamladi. O‘xshash tajribani Grimaldi ham bajargan bo‘lib, uning qo‘llagan uskunalarining xususiyatlari interferensiya hodisasini kashf etishga to‘sqinlik qilgan. Yungning tajribasi ko‘pchilikka ma’lum: shaffof ekranda to‘g‘nog‘ich orqali ikkita o‘zaro yaqin qilib teshilgan tirqishlar hosil qilinadi. Ular oynadagi kichkina teshikcha orqali taralayotgan yorug‘lik nurlari bilan yoritiladi. Ulardan o‘tishi bilan yorug‘lik nurlari noshaffof ekranda konus ko‘rinishidagi tasvir namoyon qiladi. Difraksiya tufayli kengayib, ikkala konusning yonma yon qismlari o‘zaro tutashib ketadi. Tutashgan joylar ikkita yorug‘lik nurining qo‘shilishi hisobiga yanada yorqinroq bo‘lib qolishi o‘rniga, u joyda takrorlanuvchi qoramtir va yorug‘ yo‘l-yo‘l chiziqlar paydo bo‘ladi. Agar tirqishlardan birini berkitilsa, qoramtir yo‘l-yo‘llar yo‘qolib, faqat, yorug‘ yo‘l-yo‘llar qolardi. Bu yo‘l-yo‘l chiziqlar (Grimaldi tajribasidagi kabi) har ikkala tirqish quyosh nuridan yoki, sun’iy yorug‘likdan yoritilganida ham yo‘qolar edi. To‘lqin nazariyasini tadbiq etish orqali yung bu hodisani juda sodda tushuntiradi. Qoramtir chiziqlar to‘lqinlarning yuqori nuqtasi qarama qarshi yo‘nalishdagi yorug‘lik to‘lqinlarining quyi nuqtasiga to‘g‘ri kelib qolgan joylarda hosil bo‘ladi, va ularning effektlari o‘zaro mutanosiblashadi – deydi olim. Yorug‘ chiziqlar esa, ikkita to‘lqinning yuqori nuqtasi yoki quyi nuqtasi o‘zaro tutashganda hosil bo‘ladi. Bu tajribalar orqali Yung interferensiya hodisasidan tashqari, yorug‘lik nurlarining to‘lqin uzunliklarini o‘lchashga ham muvaffaq bo‘ldi. Uning olgan qiymatlariga ko‘ra: qizil rang 0.7 mikron, eng chetki binafsharang chiziq esa 0.42 mikron to‘lqin uzunligiga ega edi. Bu fan tarixidagi eng birinchi bo‘lib bajarilgan to‘lqin uzunligini o‘lchash tajribalari edi va uning o‘ta aniqligini e’tirof etmaslik nohaqlik bo‘lsa kerak... O‘zining interferensiya tamoyilidan kelib chiqib Yung turli xil mazmundagi qator xulosalarini bayon qildi. Yupqa qatlamlarning rangdor jilvalanishi (masalan suvga tushgan moy tomchisini kuzatib ko‘ring) Hodisasini kuzatib, uni o‘ta mayda tafsilotlarigacha tahlil qilib, tushuntirib berdi. U shuningdek, Nyuton tajribalaridagi linzalar orasidagi havo muhitini suv bilan almashtirish orqali yorug‘lik tezligini nisbatan sindiruvchan muhitda kamayishidagi, interferensiya halqalarning zichlashuvi hodisasini, berilgan rangdagi yorug‘likning chastotasi o‘zgarmas ekanligi bilan izohlovchi empirik qonuniyatlarni keltirib chiqardi. Shuningdek Yung birinchi bo‘lib «fizik optika» iborasini fanga tadbiq etdi va uni, «... yorug‘lik manbalarini, va uning tarqalishi va so‘nishi, uning turli xil ranglarga ajralishi, uning atmosferaning har xil zichliklariga ta’siri, meteorologik hodisalar, ba’zi jismlarning xossalarining yorug‘likka nisbatan xususiyatlarini tadqiq qilish uchun» deb alohida izohlab qo‘ydi. Nyuton zamonidan buyon optika nazariyotiga eng katta hissa bo‘lib qo‘shilgan Yungning ishlari o‘sha davr fiziklari tomonidan ishonchsizlik bilan qarshi olindi. Angliyada uni qo‘pol kalaka qilishlar ham uchradi. Unga ba’zan Yungning interferensiya tamoyillarini mutlaqo to‘g‘ri kelmaydigan hodisalarga ham tadbiq etishga bo‘lgan urinishlari sabab bo‘lardi. Laplas aytganidek, yung ba’zan yuzaki tajribalar bilan cheklanib qolaverardi. Yorug‘likning to‘lqin tabiatiga ega ekanligi haqida farazlarga yo‘lsozlik muhandisi Ogyusten Fernel (1788—1827) ham ega edi. U fan bilan nisbatan kech shug‘ullana boshlagan. Fernelning ilmiy qobiliyatlarini o‘z vaqtida fahmlab qolgan, uning ta’biri bilan aytganda - «yaxshi daho» - akademik Fransua Arago u haqida shunday xotirlagan: «Fernel shunchalik ezmalik bilan o‘qiganki, sakkiz yoshda ham u hali zo‘rg‘a harf tanirdi... U hech qachon til o‘rganishga tirishmagan, va nazariy, faqat tasavvurda va xotirada o‘rganiladigan fanlarni umuman yoqtirmagan. Fernel faqat aniq va ravshan ko‘rinib turgan narsalar haqidagi bilimlarni o‘zlashtirgan». Dastavval Fernel chekka qishloqlarda ishlab yurgan. U Yungning tajribalari haqida umuman tasavvurga ham ega bo‘lmagan va eshitmagan ham. Lekin, Fernel, Tomas Yungning ilmiy tajribalarini g‘aroyib aynan o‘xshashlik bilan takrorlaydi. Yorug‘lik interferensiya hodisasiga ham aynan Yung singari tushuntirish beradi. Keyinchalik, Parijda yashayotgan vaqtida Fernel ikki muhit chegarasidagi sodir bo‘ladigan optik jarayonlarni tushuntirib beruvchi matematika tenglamalarni keltirib chiqaradi. Bu formulalar Yung ilmiy ishlarida qayd etilmagan va uning eng katta kamchiliklaridan biri bo‘lgan edi. Fernelning mazkur matematika tenglamalari tufayli, yorug‘lik interferensiyasi hodisasini ilmiy izohlash birmuncha soddalashdi. Shu tufayli Fernel, yorug‘lik interferensiyasini tadqiq qilishda Tomas yungga nisbatan bir qancha o‘zib ketgan desak mubolag‘a bo‘lmasa kerak. Fernel interferensiyani olish va yaqqol ko‘rish uchun yorug‘lik nurini o‘zaro burchak ostida joylashtirilgan ikkita ko‘zgu yordamida yo‘naltirish usulini ko‘p qo‘llagan. Yung va Fernel tadqiq qilgan va ilmiy asoslab bergan interferensiya hodisasi interferometr asboblarida keng qo‘llaniladi. Interferometrlarning qo‘llanish sohasi esa ancha keng, masalan, metall sirtini tozalash va qayta ishlash jarayonlarida interferensiya hodisasidan foydala niladi. Oddiy sharoitlarda fazoda bir vaqtning o’zida juda ko’plab yorug’lik to’lqinlari tarqaladi. Bu to’lqinlar har xil manbalardan chiqayotgan yoki har xil predmetlar yuzalaridan qaytayotgan va sochilayotgan bo’lishi mumkin. Kundalik hayotdagi tajribalardan bilamizki, juda ko’plab tarqalayotgan yorug’lik to’lqinlari bir-biriga xalaqit bermay fazoda tarqaladi, shu sababli biz predmetlarni ko’rganda ularni o’zini bo’zilmagan holda ko’ramiz. YOrug’lik to’lqinlarini bunday tarqalishiga sabab sho’ki, yorug’lik elektromagnit to’lqinlarning muhitga ta’siri shu muhitda boshqa elektr va magnit maydonlarning borligidan qat’iy nazar ro’y beradi. Bundan har xil elektromagnit to’lqinlarning elektr va magnit maydonlari bo’shlikda tarqalganda o’zlarini kuchlanganliklarini, harakat yo’nalishini va boshqa xarakteristikalarini o’zgartirmaydilar degan xulosaga kelamiz. Bu xaqikatda shunday ro’y beradi. Buni superpozitsiya prinsipi deb ataladi. Superpozitsiya prinsipi bajarilganda fazoda bir vaqtda tarqalayotgan elektromagnit to’lqinlarning ye va N kuchlanganliklari o’zaro algebraik ravishda qo’shiladilar, lekin ikki yorug’lik to’lqinining tebranishlarining fazalar ayirmasi vaqt bo’yicha o’zgarmas bo’lsa, bu prinsip bajarilmaydi. Bu to’lqinlarni kogerent to’lqinlar deyiladi. Kogerent to’lqinlar qo’shilganda fazoning bir qismida yorug’likni kuchayishi ya’ni maksimumi, boshqa qismlarida yorug’likni susayishi, ya’ni minimumi kuzatiladi. Bunday hodisaga yorug’lik to’lqinlarining interferensiyasi deyiladi. YOrug’lik interferensiyasi faqat kogerent yorug’lik to’lqinlari qo’shilganda ro’y beradi. Kogerent to’lqinlarni kogerent manbalar sochadi. Ammo tabiatdagi barcha yorug’lik manbalari o’zaro kogerent bo’lmaydi. SHu sababli birinchi marta yorug’lik interferensiyasini kuzatish uchun sun’iy usuldan foydalanganlar, ya’ni bir manbadan chiqayotgan yorug’likni ko’zgu, linza yordamida yoki boshqa usulda ikkiga ajratib, so’ng uchrattirganlar. Bunday usuldan Frenel, YUng, Lloyf, Bete, R. Pol kabi olimlar foydalanganlar. Misol tariqasida YUng sxemasini ko’ramiz. T.YUng bir tirqishdan tarqalayotgan yorug’lik yo’liga ikki tirqishli to’siq qo’ydi. Natijada to’siqdan so’ng yorug’lik ikki mustaqil dasta sifatida tarqaladi. Bu ikki yorug’lik bir manbadan chiqayotgan bo’lgani uchun o’zaro kogerent bo’ladi va ekranda interferensiya maksimumlari va minimumlari kuzatiladi. Agar ekranda uchrashayotgan ikki kogerent yorug’lik to’lqinlarining optikaviy yo’llari farqi juft sonli to’lqin o’zunligiga teng bo’lsa (2.1) interferensiya maksimumi kuzatiladi. YOzilgan (2.1) shart interferensiya maksimumlari sharti deyiladi. Agar ekranda uchrashayotgan ikki kogerent yorug’lik to’lqinlarining optikaviy yo’llari farqi toq sonli to’lqin o’zunligiga teng bo’lsa (2.2) interferensiya minimumlari kuzatiladi. YOzilgan (2.2) ifoda interferensiya minimumlari sharti deyiladi. Interferensiya hodisasini hayotda biz uchratib turamiz. Masalan, suv yuzidagi yupqa yog’ yoki moy qatlamlariga yorug’lik tushganda ularning tovlanishini ko’ramiz. Bu hodisaga optikada yupka plastinkalar rangi deb nom berilgan. Bunday rangli tovlanishlar sovun pufaklarida juda yupqa neft pardalarida, eski shisha yoki metallar sirtida ham kuzatiladi. Agar yupqa shaffof plyonkani yoritsak, unda ham shunday hodisani ko’ramiz. Buning sababi shundaki, yorug’lik yupqa plastinkaning ikki sirtidan qaytganda yorug’lik to’lqini ikki kogerent dastani vujudga keltiradi. Bu dastalar o’zaro uchrashib interferensiyani beradi. Bunda hosil bo’lgan interferension manzaralar lokallangan manzaralar deyiladi. CHunki ular faqat parda sirtiga yaqin sohada kuzatiladi. Interferensiya hodisasi aniq o’lchashlarda, fizik tajribalarda, sanoatda, texnikada va yana juda ko’p sohalarda keng qo’llaniladi. Interferensiya hodisasiga asoslanib ishlovchi maxsus optik asboblar - interferometrlar yasalgan. Elektromagnit to’lqin tarqalayotganda fazoning har bir nuqtasida elektr va magnit maydonlar davriy ravishda (masalan w chastota bilan) o’zgarib turadi. Bu o‟zgarishlar E va H vektorlarining tebranishlari sifatida ifodalanadi. Bunda Em va Hm mos ravishda elektr va magnit maydon kuchlanganligi vektorlarining maksimal (amplituda) qiymatlari E va H vektorlarining tebranishlari bir xil fazada va o‟zaro perpendikulyar tekisliklarda sodir bo‟ladi. 1-rasmda Ox yo‟nalish bo‟yicha tarqalayotgan to‟lqin tasvirlangan. Elektromagnit to‟lqin E va H vektorlarining fazoda tebranishidan iboratdir. Lekin soddalashtirish maqsadida biz bundan keyingi mulohazalarimizda faqat E vektorning tebranishlari to‟g‟risida gapiramiz, H vektorni esa deyarli esga olmaymiz. Ammo E vektorga perpendikulyar yo‟nalishda H vektor ham tebranayotganligini unutmaslik kerak. Agar to‟lqinning turli nuqtalaridagi E vektorlar faqat bir tekislikda yotsa, bunday to‟lqinni yassi elektromagnit to‟lqin deb, bu tekislikni esa tebranish tekisligi deb ataymiz. 1-rasmda tasvirlangan to‟lqin yassi elektromagnit to‟lqindir. Maksvell hisoblashlar asosida elektromagnit to‟lqinlar 3*10 8 m/s tezlik bilan tarqalishi lozim , degan xulosaga keldi, bu qiymat keyinchalik optik usullar bilan aniqlangan yorug‟lik tezligiga teng bo‟lib chiqdi. Bu esa yorug‟lik – elektromagnit to‟lqindir deb talqin qilinishiga imkon berdi. Hozirgi vaqtda eng zamonaviy tajribalar asosida yorug’likning vakuumda tarqalish tezligi c = (299792456,2 + - 1,1) m/s deb qabul qilingan. Haqiqatdan, keyinchalik amalga oshirilgan tekshirishlar elektromagnit to‟lqinlarning chastotalar diapazoni nihoyat keng ekanligini ko‟rsatdi. Xususan inson ko‟zi seza oladigan elektromagnit to‟lqinlarning chastotalari ν= (0,75 + 0,40) 1015 Gs. (1) diapazonda yotadi. Bunday chastotali to‟lqinlarning vakuumdagi uzunligi Intervalga to‟g‟ri keladi. Elektromagnit to‟lqinlarning bu diapazoni yorug‟lik to‟lqinlar deb yuritiladi. Mexanik tebranishlar chastotalarning ma‟lum diapazoni inson tovush tarzida qabul qilgandek, elektromagnit to‟lqinlar chastotalarning yuqorida keltirilgan diapazonini ko‟zimiz yurug‟lik sifatida qayd qiladi. Chastotalar intervali AA qanchalik kichik bo‟lsa, nurlanish monoxromatikroq bo‟ladi. har qanday real monoxromatik yorug‟lik uchun AA chekli qiymatga ega. Yuqoridagi (1) ifoda esa ideal monoxromatik to‟lqin uchun o‟rinlidir. Yorug‟lik nurlarining yo‟nalishiga perpendikulyar qilib hayolan S yuzni joylashtiraylik. Bu yuz orqali birlik vaqtda o‟tayotgan yorug‟lik to‟lqinlarning energiyasi yorug’lik oqimi (F) deb ataladi va J/s yoki Vt hisobida o‟lchanadi. Birli8k vaqt ichida yuz birligi orqali o‟tayotgan yorug‟lik oqimi , ya‟ni I = F/S (2) Yorug‟lik oqimining zichligi yoki yorug‟lik intensivligi deyiladi. Yorug‟lik intensivligi Vt / m2 hisobida o‟lchanadi. Yorug‟lik intensivligi yorug‟lik tarqalayotgan muhitning sindirish ko‟rsatkichi n ga va yorug‟lik to‟lqin amplitudasining kvadratiga proporsional: I ~ nE2 m (3) Yung tajribasida M1 va M2 tirqishlardan chiqayotgan yorug‟lik to‟lqinlarning 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 ((6) ga q.) . bu shartlar bajarilganda qo‟shiluvchi yorug‟lik to‟lqinlar kogerent to‟lqinlar deyiladi. Kogerent yorug‟lik to‟lqinlar ustma-ust tushgandagina turg‟un inteoferension manzara kuzatiladi. Tabiiy yorug‟lik manbalari (xususan, yonib turgan elektr lampochkasi ham) esa kogerent bo‟lmagan to‟lqinlar nurlantiradi. Haqiqatdan, tabiiy yorug‟lik manbalari sochayotgan yorug‟lik ko‟p atomlar nurlanishlarining yig‟indisidan iborat. Har bir atom boshqa atomlarga bog‟liq bo‟lmagan holda nurlanish chiqaradi. Alohida atomning nurlanish chiqarish vaqti 10-8 sekundlar chamasi davom etadi. Bu vaqt davomida atom chiqargan nurlanish (ya‟ni elektromagnit to‟lqin) bir qator do‟nglik va botiqlardah iborat bo‟ladi. uni to‟lqinlar tizmasi deb ataylik. To‟lqinlar tizmasining uzunligini topish uchun yorug‟lik to‟lqinining tezligi s ni atomning nurlanish vaqti A= 10-8 s ga ko‟paytiramiz: L =c A = 3 10-8 m/s 10-8 s =3m (4) Yorug‟lik manbaidagi atomlar xaotik ravishda “chaqnab” va “o‟chib” turadi. Shuning uchun turli atomlar tomonidan chiqarilgan to‟lqin tizmalarining chastotalari, amplitudalari va boshlang‟ich fazalari turlicha bo‟ladi. hatto yorug‟lik fil‟tr yordamida ikki tabiiy yorug‟lik manbaidagi bir xil atomlar chiqaradigan bir xil chastotali (ya‟ni monoxromatik) to‟lqinlarni ajratib olganimizda ham , ulardagi alohida 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 saqlanib turadi. So‟ng navbatdagi to‟lqinlar tizmasi tufayli yangi interferension manzara vujudga keladi. Lekin bu manzaradagi maksimum va minimumlarning joylashuvi oldingi to‟lqinlar tizmasi tufayli vujudga kelgan interferension manzaragidan farq qiladi. Bu vaqt ichida interferension manzara bir necha million marta o‟zgarishga ulguradi. Demak, biz bu million manzarani ustma-ust tushishini kuzatamiz, xolos. Albatta buning natijasida interferension maksimum va minimumlardan xech qanday iz qolmaydi. Shunday qilib, ikki tabiiy yorug‟lik manbai tufayli interferension manzara kuzatilmasligining sababi yorug‟lik manbalaridan tarqalayotgan nurlarning kogerent emasligidir deya olamiz. U holda yorug‟lik interferensiyasini qanday amalga oshirish mumkin degan savol tug‟iladi. Odatda, to‟lqin tizmasining L uzunligi kogerentlik masofasi, atomning nur chiqarib turish vaqti esa kogerentlik vaqti deb ataladi. Shu prinsip, ya‟ni tabiiy yorug‟lik manbaidab chiqayotgan nurning o‟zini o‟zi bilan interferensiyalashtirish prinsipi asosida yorug‟likning bir qator interferensiya usullari amalga oshirilgan. Yuqorida muhokama qilingan Yung tajribasida M 1 va M 2 tirqishlar ikki kogerent manbadek xizmat qiladi. Kogerent manbalarni hosil qilishda eng ko‟p qo‟llaniladigan usul Frenel‟ ko‟zgularidan foydalanishdir (6-rasm). Ikkita yassi ko‟zgu bir-biriga 1800 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 orqasidagi M va M nuqtalarda uchrashadi. Bu nuqtalar M manbaning ko‟zgulardagi tasvirlaridir. Demak, ko‟zgulardan qaytib E ekranda tushayotgan yorug‟lik nurlari xuddi M1 va M2 mavhum kogerent manbalardan chiqayotgandek bo‟ladi. ular ekranda turgun interferension manzarani hosil qiladi. Frenel‟ biprizmasidan foydalanish ham kogerent yoruglik nurlarini hosil qilish imkonini beradi (7-rasm). Bu holda mavhum kogerent manbalar (M1 va M2 lar) tabiiy yorug‟lik manbai M dan chiqayotgan nurlarning biprizmada sinishi tufayli vujudga keladi. Rasmda yupqa shaffof plastinka kattalashtirilgan holda tasvirlangan. Bu plastinkaning ustki va ostki tekisliklari o‟zaro parallel . Qalinligi d ga teng. Plastinkaga biror i burchak ostida parallel nurlar, ya‟ni yassi yorug‟lik to‟lqini tushayotgan bo‟lsin. Bu nurlardan hayolan ikkitasini ( rasmda 1 va 2 deb belgilangan) ajratib ular haqida mulohaza yurgizamiz. Nurlarga perpendikulyar ravishda o‟tkazilgan AB tekislik yassi yorug‟ik to‟lqinining frontidir. Bu tekislikga etib kelgan vaqtda 1 va 2 nurlarning fazalar farqi 2 1 va yo‟llar farqi 0 bo‟ladi. A nuqtaga tushayotgan 1 nur qisman qaytadi ( rasmda 11 deb belgilangan), qisman sinib AD yo‟nalishda davom etadi. Singan nur plastinkaning ostki tekisligiga etib borgach qisman siljib plastinkadan havoga chiqadi. Boshqa qismi esa DC yo‟nalishda plastinka ichiga qaytadi. Qaytgan bu nur plastinkaning ustki tekisligidan qisman qaytadi, qisman sinib havoga chiqadi ( nurning bu qismi 1`` deb belgilangan). Lekin C nuqtaga yassi yorug‟lik to‟lqinning 2 nuri ham tushadi. 2 nurning plastinka ustki tekisligidan qaytgan qismi (rasmda 2` deb belgilangan) va 1`` nur interferensiyalashadi, chunki plastinkaning ustki va ostki tekisliklaridan qaytgan bu nurlar o‟zaro kogerentdir. Agar plastinka A to‟lqin uzunligi monoxromatik nur bilan yoritilayotgan bo‟lsa, C nuqtadagi yorug‟lik intensivligi 1 va 2 nurlar uchrashguncha bosib o‟tgan yo‟llarning farqiga bog‟liq bo‟ladi. 1 nur ADS yo‟lni, 2 nur BS yo‟lni bosib o‟tadi. Lekin yo‟llar farqi bu ikki yo‟lning geometrik ayirmasiga teng deb bo‟lmaydi. Buning sababi shundaki, 1 nur sindirish ko‟rsatkichi n bo‟lgan plastinka ichidagi, 2 nur esa vakuumdagi yo‟lni bosib o‟tadi. Shuning uchun 1 va 2 nurlarning geometrik yo‟llar farqini emas , balki optik yo‟llar farqini hisoblash kerak. U holda avval optik yo‟l uzunligi deb ataluvchi tushincha bilan tanishaylik. Yorug‟lik to‟lqin sindirish ko‟rsatkichi n bo‟lgan muhitda vakuumdagiga nisbatan n marta kichik tezlik bilan (Aa) tarqaladi. Shuning uchun vakuumda yorug‟lik to‟lqin biror chekli vaqt davomida muhitdagi nisbatan n marta uzunroq yo‟lni bosib o‟tadi. Bu yo‟l uzunligini optik yo’l uzunligi deb atash odat bo‟lgan. Boshqacha qilib aytganda, optik yo’l uzunligi sindirish ko’rsatkichi n bo’lgan muhitda yorug’lik to’lqin biror masofani bosib o’tishi uchun ketgan vaqt davomida yorug’lik vakuumida qanday yo’lni bosib o’tishi mumkinligini ko’rsatuvchi kattalikdir. Bundan tashqari yorug‟lik to‟lqini optik zichligi kichikroq muhit bilan optik zichligi kattaroq muhit chegarasidan qaytganda uning fazasi A ga o‟zgaradi. Unday holat muhokama qilayotgan misolda 2 nurning S nuqtadan qaytishda sodir bo‟ladi. buni hisobga olish uchun yo‟llar farqini hisoblayotganda A ga yorug‟likning vakuumdagi yarim to‟liq uzunligini qo‟shish yohud ayirish kerak. Natijada 1 va 2 nurlarning S nuqtadagi optik yo‟llar farqi bo‟ladi. Trigonometrik formulalar yordamida AD,DS,BS larni plastinka qalinligi A va yorug‟likning tushish burchagi i orqali ifodalash mumkin. U holda (16) ifoda quyidagi ko‟rinishga keladi: Bu ifodaga asosan A ning qiymati nurlarning tushish burchagi i , plastinka moddasining sindirish ko‟rsatkichi n va qalinligi d ga bog‟liq. Quyidagi hollarni ko‟raylik. Shuning uchun ponaning shisha plastinkalar bilan chegaradosh ustki va ostki qatlamlaridan qaytayotgan nurlarning yo‟llar farqi AAA ga juda yaqin bo‟ladi. Ponaning qalinroq soha tomon siljiganimizda shunday B sohaga etib kelamizki, bu erda bo‟ladi. yanada qalinroq sohalar tomon yiurganimizda AA bo‟lgan S soha bo‟lgan D soha va x. klarga duch kelamiz, shuning uchun A to‟lqin uzunlikni monoxromatik parallel nurlar bilan yoritilayotgan ponaning sirtida 1.11-rasmda tasvirlangandek navbatma-navbat keluvchi qorong’i va yorug’ yo’ l yo’l sohalar (polosalar) namoyon bo’ladi. Yassi shisha plastinkaga radiusi R bo‟lgan yassi qavariq linza qo‟yilgan bo‟lsin. 12 a-rasmda bu sistemaning kesimi tasvirlangan. Linza bilan plastinkaning tutash nuqtasi B dan uzoqlashgan sari havo qatlamining qalinligi ortib boradi. Linzaning yassi tomoniga tik ravishda parallel monoxromatik nurlar tushayotgan bo‟lsin. Shu nurlar ichidan birini hayolan ajratib qo‟yaylik. Bu nur S nuqtaga etib borgach, qisman qaytadi, qisman havo qatlami ichiga kirib boradi. Nurning bu ikkinchi qismi D nuqtadan qaytgach ( tushish burchagi nolga teng bo‟lgani uchun havo qatlamining ustki va ostki qismlaridan qaytish burchaklari hamda sinish burchagi nolga teng), S nuqtadan qaytgan nur bilan interfernsiyalashadi. Interferensiyalashuvchi nurlarning yo‟llar farqi havo qatlamining qalinligi d ga bog‟liq. Tajribada qo‟llanilayotgan yassi qavariq linza R radiusli sferaning bir bo‟lagidan iborat, bo‟lgani uchun linza bilan plastinkaning tutash nuqtasi B dan bir xil uzoqlikdagi nuqtalar uchun ( bu nuqtalar markazi B da joylashgan r radiusli aylanalardan iboratdir) havo qatlamini chegaralovchi sirtlardan qaytuvchi nurlarning yo‟llar farqi bir xil bo‟ladi. shuning uchun B nuqta atrofida qorong‟i va yorug‟ konsentrik halqalar kuzatiladi (rasm). Bu tajribani birinchi marta N‟yuton amalga oshirgani uchun interferension manzara N’yuton halqalari deyiladi. k – halqaning radiusi rRva unga mos bo‟lgan havo qatlamining qalinligi d orasidagi bog‟lanishni aniqlaylik. To‟g‟ri burchakli AOS uchburchakdan quyidagi tenglikni yoza olamiz: Interferension maksimum va minimum shartlardan foydalansak, tenglik bajarilganda yorug’ halqalar tenglik bajarilganda esa qorong‟i halqalar vujudga keladi. Bu ikki tenglikdan yorug‟ halqalarning radiuslari ifoda orqali, qorong‟i halqalarning radiuslari orqali esa ifoda orqali aniqlanishini topamiz. Qorong‟i halqalar interferension manzaraning markazidan boshlanadi. Shuning uchun qorong‟i halqalarning hisobi k = 0 dan, yorug‟lik halqalrining hisobi esa k = 1 dan boshlanadi. Shuni ham qayd qilaylikki, agar tajribalarda monoxromatik nur emas, balki oq yorug‟likdan foydalanilsa interfernsion manzaralar rang-barang bo‟yalgan bo‟ladi. Yuqorida ko‟rilgan ikkala misolda ham ayrim sohalardagi interferensiyalashuvchi nurlar uchun yo‟llar farqi doimiy bo‟lishining sababi muhit ( biz ko‟rgan misollarda havo pona va havo qatlami) qalinligining doimiyligidir. Boshqacha aytganda, shu misollardagi yorug‟ va qorong‟i sohalarning xar biri muhitning birday qalinlikdagi joylaridan qaytgan yorug‟lik nurlarining interferensiyalanishihsi sababli vujudga keladi. Shuning uchun yuqoridagi tajribalarda kuzatilgan polosalarni (1-misol) va halqalarni (2-misol) birday qalinlik polosalari va halqalari deyiladi. 3. Plastinka qalinligi o‟zgarmas, d = const bo‟lsin, lekin nurlarning tushish burchagi xar xil. Bu holni quyidagi 1. Yassi – parallel plastinkaga tushayotgan barcha nurlar uchun j = const bo‟lsin , ya‟ni plastinkaga AA to‟lqin uzunligi monoxromatik parallel nurlar tushayotgan bo‟lsin. U holda plastinkaning ustki va ostki tekisliklaridan qaytgan nurlarning interferensiyalanishi natijasida yorug‟lik intensivligining maksimumi : shart bajarilganda kuzatiladi. Plastinka yassi- parallel ya‟ni plastinkaning barcha qismlarining qalinligi bir xil bo‟lganligi uchun plastinkaning hamma sohalarida A ning qiymati bir xil bo‟ladi. shuning uchun shart bajarilgan taqdirda p plastinka yuzining barcha qismi A to‟lqin uzunlikli nurning rangiga bo‟yalgandek ko‟rinadi. (19) shart bajarilganda esa plastinkaning yuzi qorong‟i bo‟ladi. Nurlar parallel ya‟ni i=const lekin d o‟zgaruvchan bo‟lsin. Bu hol quyidagi tajribada amalga oshirish mumkin. Bir-birining ustiga qo‟yilgan ikki yassi parallel plastinkaning oralig‟iga bir tomondan yupqa shisha bo‟lakchasini qistirib qo‟ysak, bu ikki plastinka oralig‟idagi hajm ponasimon havodan iborat bo‟ladi (rasm). Bu havo pona qalinligi asta-sekin o‟zgarib boruvchi plastinkadir. Faqat bu plastinkaning moddasi havodan iborat. Havo ponaning A sohasida qalinlik juda kichik, tajribada amalga oshirish mumkin. Yassi-parallel plastinkaga M nuqtaviy manbadan yorug‟lik tushayotgan bo‟lsin (13-rasm). Turli burchaklar ( i1 = i2 = i3) ostida tushayotgan nurlar plastinkaning ustki va ostki sirtlaridan qaytib , L linzaning fokal tekisligida joylashgan E ekranda uchrashadi va interferensiyalashadi. Agar tajribada monoxromatik nurlardan foydalanilsa, yorug‟lik interferensiyasining natijasi faqat tushish burchagi i ga bog‟liq xolos. Bu holda interferension manzara navbatlashuvchi egri chiziq shaklidagi yo‟l-yo‟l yorug‟ va qorong‟i polosalardan iborat bo‟ladi. har bir polosa nurlar tushish burchagining biror qiymatiga mos keladi. Shuning uchun bu polosalarni birday qiyalik polosalari deb ataladi. Plastinkaga oq yorug‟lik tushayotgan bo‟lsa, ekranda rang – barang birday qiyalik polosalarning sistemasi namoyon bo‟ladi. Shuni ham qayd qilish lozimki, yuqa plastinkalardagi interferensiya faqat qaytgan yorug‟likdagina emas, balki o‟tgan yorug‟likda ham kuzatiladi. Oldingi paragrflarda ikki yorug‟lik to‟lqinning yoki bir yorug‟lik to‟lqinning ikki qismining interferensiyalanishishi haqida mulohazalar yuritdik. Yorug‟lik interferensiyasidan foydalanib yorug‟lik to‟lqinning uzunligini jismlarning sindirish ko‟rsatkichi yoki o‟lchamlarini aniqlash mumkin. Buning uchun tuzilishi turlicha bo‟lgan interferometrlardan foydalaniladi. Birinchi interferometr – Maykel‟son interferometrning ishlash prinsipi bilan tanishaylik. M manbadan chiqayotgan monoxromatik yorug‟lik nurlar yarim shaffof P plastinkaga tushsin (3 rasm). Yorug‟lik to‟lqin plastinkadan qisman qaytadi, qisman o‟tadi. Qaytgan va o‟tgan nurlar o‟zaro perpendikulyar ravishda joylashgan 1 va 2 ko‟zgulardan orqaga qaytadi. 1 ko‟zgudan qaytgan nur P plastinkadan qisman o‟tib, OK yo‟nalishda kuzatuvchining ko‟zi tomon yo‟naladi. 2 ko‟zgudan qaytgan nur P dan qaytib, u ham OK bo‟ylab yo‟naladi. Bu nur birinchi nur bilan interferensiyalashish natijasida ekranda qorong‟i va yorug‟ polosalardan iborat bo‟lgan interferension manzara namoyon bo‟ladi. Ko‟zgulardan birini (3-rasmda 2 ko‟zgu) deformasiyasi o‟rganilayotgan jismga yopishtirib qo‟yaylik. Deformasiya tufayli jism (unga biriktirilgan ko‟zgu ham) AA masofaga plastinka tomon siljisin. U holda ikkinchi kpo‟zgu tushib, undan P tomon qaytayotgan nur AAA qadar kamroq yo‟l yuradi. Bu esa o‟z navbatida interferensiyalashayotgan to‟lqinlar yo‟llar farqining o‟zgarishiga sabab bo‟adi. Natijada ekrandagi interferension manzara oldingisiga nisbatan bir to‟liq polosa qadar siljiydi. Shu tariqa interferension manzaraning siljishi jism deformasiyasining kattaligi to‟grisida axborot beradi. Bu misolda faqat bir texnik vazifani bajarish uchun moslangan interferometr bilan tanishdik. Umuman, turlicha vazifalarni hal qilishda qo‟laniladigan interferometrlarning kostruksiyalari ham turlicha bo‟ladi. lekin ularning barchasida o‟lchanishi lozim bo‟lgan parametr o‟zgaruvchan qolganlari esa o‟zgarmas bo‟ladi. Ammo ikki nurning interferensiyalanioshi tufayli vujudga keladigan manzaraning bir kamchiligi mavjud: ekrandagi yoritilganlik maksimumdan minimum tomon asta o‟zgarib boradi. Boshqacha qilib aytganda, maksimumlar yoyilganroq bo‟lib, umumiy fonda unchalik aniq ajralib turmaydi. Interferension manzaraning keskinligini oshirish maqsadida ikki emas, balki ko‟proq kogerent nurlarning interferensiyalashishidan foydalaniladi teng amplitudali 2,3,4,5 kogerent to‟lqinlarning interferensiyalashishi tufayli vujudga kelgan manzaralar tasvirlangan. Interferension manzaralarda mujassamlashgan yorug‟lik energiya interferensiyalashayotgan to‟lqinlar soni N ga proporsional, maksimumlrdagi energiya N2 ga proporsional ravishda ortib boradi. Energiyaning saqlanish qonuniga asosan , N ortgan sari interferension manzaraning maksimumlaridan bo‟lak qisimlari qorong‟iroq bo‟ladi va manzaraning ko‟proq qismini egallaydi. Shuning uchun ko‟p nurli interferensiyada ikki nurli interferensiyaga nisbatan maksimumlar ensizroq va yorqinroq bo‟ladi. Qo‟shiluvchi tebranishlar amplitudalari geometrik progressiya bo‟yicha kamayib borgan hollarda ham vujudga keladigan interferension manzara teng amplitudali tebranishlar qo‟shilganda hosil bo‟ladigan interferension manzaraga o‟xshash bo‟ladi (16-rasm). Lekin qo‟shiluvchi to‟lqinlar soni etarlicha ko‟p bo‟lgan holda interferension manzaradagi kichik maksimumlar va intensivligi nolga teng bo‟lgan sohachalar yo‟qoladi. Amplitudalari geometrik progressiya bo‟yicha kamayib boruvchi ko‟p nurlarning interferensiyasi Fabri-Pero etalonida qo‟llaniladi. Fabri-Pero etaloni (1.17-rasm) ikki yassi –parallel plastinkadan iborat. Bu plastinkalarning bir-biriga qaragan tomonlari yupqa yarim shaffof kumush qatlami bilan qoplangan. Bu qatlamlarning yorug‟likning qaytarish koeffisenti p`~ 0,90- 0,95 Fabri-Pero etaloniga yoyiluvchi monoxromatik nurlar tushayotgan bo‟lsin. 4 rasm Rasmda ana shu nurlardan biri, aniqrog‟i plastinkaga i burchak ostida tushayotgan nur tasvirlangan. Plastinkalar orasidagi havo qatlamida yorug‟likning yo‟li 17-rasmda strelkalar bilan ko‟rsatilgan. B plastinkadan o‟zaro parallel 1,2,3 va x.k. nurlar chiqadi. Bu nurlarning intensivliklari nularning nomerlari oshgan sari geometrik progressiya bo‟yicha kamayib boradi. Bu nurlar L linza bilan uning tekislikdagi ekranda yig‟iladi. Fabri-Pero etalonida interferension manzara halqasimon shaklga ega bo‟ladi. agar etalonga tushayotgan nurlanish ikki turli to‟lqin uzunlikli yorug‟likdan iborat bo‟lsa, ikkita halqa sistemasi kuzatiladi. To‟lqin uzunligi kattaroq bo‟lgan nur tufayli vujudga kelgan halqaning radiusi kattaroq bo‟ladi. shu yo‟sinda to‟lqin uzunliklari bir-biriga ancha yaqin bo‟lgan spektral chiziqlarni tekshirish mumkun. Nyuton halqalari Labaratoriya jihozlari Farqi shisha qalinligi bu uskunada linza va plastinka oralig’idagi havo qatlami. Berilgan B nuqta uchun havo qatlam qalinligini hisoblaymiz belgilashlar y- havo qatlam qalinligi, r – linzaning egrilik radiyusi, AB= r halqa radiusi,
To’lqin uzunligini katta aniqlikda o’lchash mumkin, komparatorlardan katta aniqlikda xar xil to’lqin uzunliklarini taqqoslash mumkin. Ko’zgu va optik asboblarning sirt silliqlik darajasini katta aniqlikda nazorat qilish mumkin. Jismlarning nazorat qilish va optik asboblar sifatini aniqlashda. Qattiq jismlarning kengayish koeffisentini sindirish ko’rsatgichini katta aniqlikda o’lchash. Xar xil jismlarning spektrlarini o’rganish. Yorug’lik tezligini katta aniqlikda aniqlashda Yupkadagi interference amaliyotda kup kullanilislarga ega. Kalinligi d bulgan sindirish kurtkichi n bulgan tinik moddadan qurilgan yupka pardadagi interference kurib utailik. Havodan bu plasticaga 1, 2 nur tushayotgan (21-rasm) bulsin, bu 1 nurning bir kismi havo-shisha chegarasidan qaytadi, bir kismi sinadi, singan nur shisha-havo chegarasidan qaytadi. In nuktada havoga i tagida sinib chikadi. In nuktaga i burchak ostida 2 nur kham tushadi va kaytadi. Kishi kuziga ikkita ASV yulni bosib utgan 1 nur va EV yulni havodv bosib utgan 21 nur tushadi. AE tulkin frontida ikkala nur kham bir fazada buladi. 2 nur optik zich muhitdan qaytganda fazalar π ga u farq yoki ᴫ/2 tulkin yukotadi. Shunday qilib bir ikki uchrashuvchi kongrent nurlarining optik yo’llar farqi 1 21-rasim Bo’ladi Bu yupqa plastinkadagi interfernsiya sharti quydagicha xisoblaymiz. Shakildan ba’zi matematik o’zgarishlarini bajaramiz. Yani tenglikdagi AC va EB larni xisoblaymiz. KC tang yonli uchburchakning bissektrissasi bo’lgani uchun AB=2AK=2d tgz (4) ni (3) ga qo’yib ni va AC ni (2)ga qo’ysak hosil bo’ladi Sinish qonununidan foydalanamiz Bu tenglikni (5)ga qo’ysak Xosil boladi. (bu yerda cos r = 1- sin r , sin i =n sin r ekanligini hissobga olamiza) U holda qaytgan nurlar uchiun max sharti Min sharti O’tuvchi nurlar uchun Max sharti Min sharti Agar yoritilish ok yoruglik bilan bulsa parda sirti bir hil rangga boglik buyalgandai quriladi. (7.8) shartlar buyicha buladigan ok va kora polosalar bir kalinlikdagi palasalar deyladi Nyuton halqasi ataluvchi kurilma yassi shisha poastina deb egrilik radiusi R kattabulgan lensni tekizib 18 rasmdagidek mahkamlashidan iborat. Rasmda kurstilgan Nyuton halqasi yorug'lik tushganda konsentrik aylanalar sifatida intenferon manzaralar xosil buladi yani bir hil kalinlikdagi polosalar xosil buladi bunda utuvchi nurlarda ham qaytuvchi nurlarda ham interferensiya manzarasi xosil buladi (22-rasm). Rasmdan kurinib turibdiki, Tushayotgan nurning bir kismi shisha havo chegarasidan qaytadi. Ikkinchi kismi esa shisha-havo chegarasida sinib, havo-shisha chegarashidan qaytadi bu ikki nur uchrashganda aralashuv manzara xosil buladi. Bizga konsentrik aylana ko’rinishdagi manzara kuriladi. Shartini kuyidagicha hisoblammilarning aralashuvi. d - havo kalinliga kesish. R - egrilik radiusi. rn - n chi halqa radiusi ∆ ОСD дан R2=r2n+(R-d2) = r2n+R2-2Rd+d2 d << R bo’lgani uchun d2 ni hoisobga olmayamiz. U holda 0 = - 2Rd+ r2n дан Shishadan qaytgan nurlar uchun yani optik zichligi katta bo’lgan umuhitan yorug’lik qaytkanda to’lqin yo’qoladi. U holda qaytuvchi nurlar uchun: Yorug’ halqalar uchun (max) Hira halqakar uchun (min) Yuqoridagiday usul bilan o’tuvchi nurlar uchun ham unterferensiya shartini hisoblash mununkun. O’tuvchi nurlar uchun esa min sharti . max bo’lib yorug’ halqalar radiusi hira halqalar radiusi bo’ladi Bir hil qiyalik polosalari. Yupqa yassi-parallel plastinka (23-rasm) tarkok monoxromatik yorug'lik bilan yoritilgan bo’lsin. Plastinkaga parallel qilib musbat linza o’rnatamiz va uning fokal tekisligiga ekran joylashtiramiz. Tarqoq yorug'lik uchun har hil tomonlarga yunalgan nurlar bor. Rasm tekisligiga parallel va taxtaga i burchak ostida tushadigan nurlar taxtaning ikkala sirtidan qaytgach, R1 nuqtada yig’ilib, bu nuqtada shunday yoritilganlik xosil qiladiki, uning kattaliga (6) optikaviy yo’llar farqiga bog’lik bo’ladi. Boshqa tekisliklarda yotuvchi, lekin plastinkaga usha i11i burchak ostida tushuvchi nurlar ekanning boshqa nuqtalarida yig’iladi va bu nuqtalar ekanning O Р1 markazida nuqta bilan bir hil masofada bo’ladi. Bu nuqtalarning hammasida yoritilganlik bir hil buladi. Shunday qilib, plastinkaga bir hil i11 burchak ostida tushuvchi nurlar ekranda bir hil yoritilgan va O markazli aylanada joylashgan. Nuqtalar tuplamini xosil qiladi. Huddi shuningdek, boshka i111 burchak ostida tushuvchi nurlar ekranda bir hil (lekin boshqacha, boshka) yoritilgan va boshkqa radiusli aylanada nuqtalar tuplamini hosil qiladi Bir hil qalinlik polosalari. Unga parallel nurlar dastasi tushayotgan bo’lsin tushayotgan O nurning bulinishidan hosil bo’lgan nurlardan ikkitasini: plastinkaning yuqorig’ va tashqi sirtlaridan qaygan 1 va 2 nur karab chikamiz. Agar linza yordamida ularni P nuqtada uchrashtirsak, ular interferensashadi. ( burchak juda kichik bulgan nurlarning yo’llar farqini etarli darajasida aniqlik bilan formula buyicha hisoblash mumkin. Yo’llar farqi b1 qalinlik bilan aniqlanadi. Agar Q, Q1,... nuktalardan o’tuvchi sirtga qo’shma bo’ladigan qilib joylashtirsak, unda yorug' va hira polosalar tizimi payo bo’ladi. Bu polosalarning har bir plastinkaning bir hil qalinlikdagi soholaridan yorug'likning qayishi hisobiga xosil buladi. Shu sabbli bu holda interferensa polosalar bir hil qalinlik polosalari deb hisoblanadi. Bir hil kalinlik polosalari plastinkaga yaqin joyda – uning ustida (25a-rasm) yoki ostida (25b-rasm) shakilallanadi. Dasta plastinkaga normal yo’nalishda tushsa (anikrogi ikki nur plastinkaning pasta sirtiga normal bulsa), bir hil qalinlik polosalri plastinkaning yukori sirtida shakallanadi. Download 194.77 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|