Жарықтың интерференциясы 1. Жарық табиғаты туралы көзқарастың дамуы. 2. Жарық толқындарының когеренттілігі мен монохроматтылығы. 3. Жарықтың интерференциясы. 4. Жарықтың интерференциясын бақылау әдістері. 5. Жұқа пленкалардағы жарықтың интерференциясы
Жарық табиғаты туралы көзқарастың дамуы • Оптиканың негізгі заңдары ежелгі ғасырлардан белгілі. Б. з. д. 430 жылы Платон жарықтың түзу сызықты таралу заңы мен жарықтың шағылу заңын ашты. Б. з. д. 350 жылы Аристотель мен Птоломей жарықтың сынуын зерттеді. • XVII ғасырдың соңына қарай жарықтың екі теориясы: бөлшектік (И. Ньютон) және толқындық (Р. Гук және Х. Гюйгенс). Бөлшектік (корпускулалық) теория бойынша жарық жарқырап тұрған денелер шығаратын және түзу сызықты траектория бойымен қозғалатын бөлшектер ағыны болып табылады. Ньютон жарық бөлшектерінің қозғалысын өзі ашқан механика заңдарына бағындырды. Жарықтың шағылуы жазықтыққа соқтығысқан шардың серпімді шағылуына ұқсас қарастырылады.
Жарықтың сынуын, нәтижесінде бөлшектің жылдамдығы бір ортадан екіншісіне өткенде өзгеретін бөлшектердің ортаға тартылуымен түсіндірді. Ньютон теориясы бойынша: Мұндағы с - вакуумдегі жарықтың таралу жылдамдығы, v - жарықтың ортадағы таралу жылдамдығы. Кез келген орта үшін нольден үлкен болғандықтан, Ньютон теориясы бойынша , яғни ортадағы жарық жылдамдығы вакуумдегі жарық жылдамдығынан үлкен болуы керек. Толқындық теория бойынша жарық ерекше орта – эфирде таралатын серпімді толқын. Эфир бүкіләлемдік кеңістікті толтырады, барлық дененің ішіне кіреді және серпімділік пен тығыздық сияқты механикалық қасиеттері бар. Толқындық теория Гюйгенс принципіне негізделген.
Толқын келіп жеткен әрбір нүкте екінші реттік толқын көзі болып табылады, ал осы толқындардың ораушылары келесі уақыт мезетіндегі толқындық шептің орнын береді. Гюйгенс принципін қолдана отырып жарықтың сыну заңын келесі түрде аламыз: Гюйгенс теориясы бойынша ортадағы жарықтың таралу жылдамдығы оның вакуумдегі таралу жылдамдығынан әрқашан кіші болуы керек. Сонымен, XVIII ғасырдың басында жарық табиғатын түсіндіру үшін екі қарама-қарсы тенория қолданылды. Бұл екі теория да жарықтың түзу сызықты таралу, шағылу және сыну заңдарын түсіндіре алды.
• • Толқындық теорияның эксперименттік дәлелдері: 1851 жылы Э. Физо (оған тәуелсіз А. Физо) жарықтың судағы таралу жылдамдығын өлшеді, ол (2)-формулаға сәйкес болды. Ағылшын физигі интерференция және дифракция құбылыстарын зерттеді Француз физигі О. Френель толқындық теорияны ары қарай дамытып, Гюйгенс принципін толықтырды. XIX ғасырдың басында корпускулалық теория жоққа шығарылып, толқындық теория жеңіске жетті.
Толқындық теорияның кемшіліктері: • Интерференция, дифракция және поляризация құбылыстарын тек қана жарық көлденең толқын болғанда ғана түсіндіре алды. • Егер жарық көлденең толқын болса, онда оны таратушы эфир қатты дене болуы керек. Тәжірибелер бойынша, жарық әртүрлі ортада әртүрлі жылдамдықпен тарайды. Ендеше, эфирдің қасиеттері әртүрлі ортада әртүрлі болуы керек. • Гюйгенс теориясы табиғатта әртүрлі түстердің болуын түсіндіре алмады.
Максвелл жарықтың электромагниттік теориясын жасады. Бұл теория бойынша: Бұл өрнек заттың оптикалық, электрлік және магниттік тұрақтыларын байланыстырады. Максвелл теориясы бойынша ортаның диэлектрлік және магниттік өтімділіктерін толқын ұзындығына тәуелсіз болғандықтан электромагниттік теория дисперсия құбылысын түсіндіре алмады. XIX ғасырдың басында бұл қиындықты Лоренц өзінің электрондық теориясынының көмегімен шешті. Бұл теория бойынша диэлектрлік өтімділік толқын ұзындығына тәуелді. Бірақ бұл теориялар жарықтың шығарылуы мен жұтылуын түсіндіре алмады. Аталған қиындықтар Планк гипотезасымен және Эйнштейннің кванттық теориясымен түсіндірілді.
Жарық толқындарының когеренттілігі мен монохроматтылығы Жиіліктері анықталған және тұрақты, кеңістікте шектелмеген толқындарды монохроматты толқындар деп атайды. Атомдардың жеке қысқа ипульстар түрінде үздікті сәуле шығаруын толқындық цуг деп атайды. Бір цугтің орташа ұзақтығы когеренттілік уақыты деп аталады. - когеренттілік ұзындығы. Толқындардың монохроматтылық дәрежесімен анықталатын және кеңістіктің тек бір ғана нүктесінде өтетін тербелістердің когеренттілігі уақыттық когеренттілік деп аталады. Өзара орналасуы мен өлшемдері интерференцияны бақылауға мүмкіндік беретін екі жарық көзін кеңістіктік когерентті деп атайды.
Жарықтың интерференциясы Фазалар айырымы: Берілген ортадағы жарық толқындарының ұзындығының геометриялық жолын осы ортаның сыну көрсеткішіне көбейтіндісін оптикалық жол ұзындығы, ал толқындардың оптикалық жол ұзындықтарының айырымын оптикалық жол айырымы деп атайды.
Интерференцияның максимум шарты: Интерференцияның минимум шарты: Жарықтың интерференциясын бақылау әдістері Юнг әдісі Френельдің айналары
Френельдің бипризмасы Екі жарық көзінен шыққан жарық толқындарының интерференциясы
Жарық интерференциясының қолданылуы: • жарықтың толқын ұзындығын өлшеу үшін; • оптикалық приборлардың сапасын жақсарту үшін; • дәл өлшейтін приборлар – интерферометрлерде қолданылады. Олар мөлдір денелердің сыну көрсеткішінің қысымға, температураға және қоспаларға байланысты өзгерістерін анықтайды.
Скачать презентацию Жарықтың интерференциясы 1 Жарық табиғаты туралы көзқарастың дамуы
18 интерференция.pptx