Жарықтың интерференциясы. Физика, 11 сынып, қосымша материал 2.

https://www.antonine-education.co.uk/Pages/Physics_2/Waves/WAV_07/Waves_Page_7.htm#Interference

Толқындардың интерференциясы

Бір типтегі екі прогрессивті толқындар сәйкес келгенде, олар үстірт болады .   Суперпозиция нәтижелері - бұл кедергі.

Мұны біз су толқындарының көмегімен резервуардағы суды көрсете аламыз.   Екі диапазон фазада және бірдей толқын ұзындығы мен жиілікте болатын екі түрлі қайнар көзі ретінде әрекет етеді.   Біз дереккөздер келісілген деп айтамыз .   Когерентті толқындар мыналарға ие:

• Бірдей толқын ұзындығы;
• Сол жылдамдық;
• Сол жиілік;
• Сол фазалық қатынас.

Суретте біз көре аламыз:

• Шөгінділер мен шоқылар кездесетін конструктивті интерференция аймақтары .   Амплитуда үлкенірек.
• Толқындар антифазада болған жерде, жою болады .

Біз мыналарды атап өтуіміз керек:

• Конструктивті интерференция болған кез-келген жерде су бұрынғыдай жиілікте көтеріліп, түсіп жатыр, бірақ үлкен амплитудамен.
• Үлгі орны уақыт бойынша өзгермей, тұрақты болып қалады.
• Жүйенің жалпы энергиясы тұрақты болып қалады.   

Дәл сол дыбысты толқындармен көрсете аламыз.   Біз бірдей сигнал генераторы басқаратын екі динамикті орнаттық.   Егер біз CRO-ге қосылған микрофонды қолдансақ, күшейту және жою аймағын анықтай аламыз.   (Шындығында, біз толықтай жойыла алмаймыз.)

Біздің бақылауларымызды жол айырмашылығы тұрғысынан түсіндіруге болады .   Екі көздің ортасында жүрейік делік.   Барлық нүктелерде біз екі көзден бірдей қашықтықтамыз. Жолдың  нөлдік айырмашылығы бар .   Толқындар фазада және бірдей жиілікте шығарылған және бірдей жылдамдықпен жүретін болғандықтан, олар әлі де фазада болуы керек.   Сондықтан олар күшейтуі керек .

Сондай-ақ біз конструктивті кедергі аймақтарын орталық сызықтың екі жағында симметриялы түрде көреміз.   Осылайша толқындар фазада болуы керек.   Бұл толқындардың бір немесе бірнеше толқын ұзындығындағы жол айырмашылығына байланысты.   Біз мұны көбінесе жарты толқын ұзындығымен сипаттаймыз , сондықтан конструктивті интерференция болу үшін жұп толқын ұзындығының жұп санының айырмашылығы болуы керек .

Аргументтің кері жағы жарты толқын ұзындығының тақ сандарына қолданылады .   Егер жол айырмашылығы жарты толқын ұзындығы немесе 1 ½ болса, біз жою аймағын аламыз.   Себебі, толқындар антифазада болады.

Біз ұқсас эффектілерді микротолқындар мен дыбыстардан көрсете аламыз.   Тұтастай алғанда, егер көздердің бөлінуі толқын ұзындығымен салыстырғанда аз болса, конструктивті және деструктивті араласудың үлгісі көбірек таралады.

Мұны қолдану зертханамен шектелмейді.   Дауылдағы толқындар осыған байланысты пайда болуы мүмкін. Антифазадағы дыбыстық толқындарды шығару үшін жоғары жылдамдықты компьютерлердің көмегімен дыбысты өшіру әрекеттері сәтті болды. Қазір оларды ұшқыштар шулы ортада қолданылатын жоғары сапалы құлаққаптарда қолданады.

Жарықтың интерференциясы

Екі когерентті жарық көзін алу жарық өндірісінің сипатына байланысты өте қиын.   Жарық атомдардың жекелеген топтарының қозуы нәтижесінде наносекундтардан аз (<1 × 10 ^-9 с) аз толқындарда пайда болады .   Бұл кездейсоқ, сондықтан жарық көзінің кішкентай аймағынан да фазалық қатынастарда тұрақтылық болмайды.   Мұны түсіндіруге кірудің қажеті жоқ, дегенмен екі жарық сәулесінің үйлесімділік ұзындығы сирек 1 мм-ден асатыны анықталды.

Томас Янг бірінші рет 1801   жылы кедергіні көрсетті. Оның лазері жоқ, бір көзден шыққан жарықты  екіге бөлді.   Осылайша ол дәйекті сәулелерді алды.   Заманауи зертханалық жабдықты қолдана отырып, оның қондырғысын көбейтуге болады. Түрлі түсті фильтр жарықтың спектрге таралуына жол бермейді. 

Жарық сәулесі болса да, нәтижелер онша сенімді емес. Ол шамды қалай басқарды ...

Қазір бізде лазерлер бар, оларды көрсету оңай.

Монохроматты барлық толқындар тұрақты фазалық қарым-қатынасы болып табылады (бір толқын ұзындығы) .   

Лазер қос саңылауда жарқыраған кезде, барлық толқындар фазада болады, сондықтан когерентті көздер ретінде әрекет етеді.   Диаграммада О нүктесі - экрандағы орталық нүкте және екі көзден бірдей.   Сондықтан күшейту керек, өйткені толқындар фазаға түседі.   

 P нүктесінде   жарық жоғы жоқ, қара жолақ бар.Толқындарды өшіру үшін антифазада болу керек, сондықтан жол айырмасы толқындардың жартысына тең болуы керек. 

  Жол айырмасы жарты толқын ұзындығының тақ саны болған кезде минимум; жарты толқын ұзындығының жұп саны максимум .

Толқын ұзындығын формула бойынша табуға болатындығы анықталды:

қайда

• - толқын ұзындығы (м)
• w – жолақтың ара ашықтығы(м)
• s – саңылаулардың арақашықтығы(м)
• D - саңылаулардан экранға дейінгі қашықтық (м).