أنماط التدخل. حيث الحد الأقصى والحد الأدنى

أنماط التدخل - هو المشارب الخفيفة أو الداكنة التي تسببها أشعة والتي هي في مرحلة أو للخروج من مرحلة مع بعضها البعض. تضاف موجات الضوء وما شابه ذلك عند تطبيقه، إذا تتزامن مراحلها (في اتجاه زيادة أو نقصان)، أو أنها تلغي بعضها البعض إذا كانوا في antiphase. وتسمى هذه الظواهر التداخل البناء والهدام، على التوالي. إذا شعاع ضوء أحادي اللون، كل الموجات التي لها نفس الطول، يمر من خلال اثنين من الشقوق الضيقة (أجريت التجربة لأول مرة في عام 1801 من قبل توماس يونج، العالم الإنجليزي، الذي بفضله جاءت إلى استنتاج مفاده أن الطبيعة الموجية للضوء)، وهما من شعاع الناتجة يمكن توجيهها على شاشة مسطحة والتي بدلا من بؤر متداخلة اثنين تتشكل هامش تدخل - بالتناوب بشكل موحد نمط من الضوء والمناطق المظلمة. وتستخدم هذه الظاهرة، على سبيل المثال، في جميع التداخل البصرية.

تراكب

السمة المميزة لتراكب الموجات التي تصف سلوك موجات فرضه. المبدأ يكمن في حقيقة أن عندما تكون في الفضاء لفرضه على دفعتين، واضطراب الناتج يساوي المجموع الجبري للاضطرابات الفردية. احيانا فى اضطرابات كبيرة يتم انتهاك هذه القاعدة. يؤدي هذا السلوك بسيط لعدد من الآثار التي تسمى ظواهر التدخل.

وتتميز ظاهرة تدخل النقيضين. على دفعتين بناء ماكسيما تتزامن، وهما في مرحلة مع بعضها البعض. نتيجة تراكب هو تعزيز اضطراب. اتساع موجة المختلطة الناتجة تساوي مجموع سعة الفردية. على العكس من ذلك، والتدخل المدمر في مدة أقصاها موجة واحدة يتزامن مع الحد الأدنى الثانية - وهم في المعارضة. اتساع موجة مجتمعة تساوي الفرق بين سعة من الأجزاء المكونة لها. في حالة حيث أنهم متساوون، فمن التدخل المدمر كاملة، واضطراب من إجمالي المتوسطة هو صفر.

تجربة يونغ

نمط التدخل من اثنين من المصادر تشير بوضوح إلى وجود موجات متداخلة. توماس يونغ اقترح أن الضوء - موجة الذي يطيع مبدأ التراكب. وكان تحقيق الشهير المظاهرة التجريبية للبناء وهدام تدخل من الضوء في عام 1801 والنسخة الحديثة من تجربة الشباب في الطبيعة يختلف فقط في أنه يستخدم مصادر الضوء متماسكة. الليزر تضيء بشكل موحد اثنين من الشقوق موازية في سطح معتم. يمر الضوء من خلالها، وهناك شاشة النائية. عندما العرض بين الشقوق هو أكبر بكثير من الطول الموجي، وقواعد البصريات الهندسية الملحوظ - ينظر على مناطق مضيئة شاشة اثنين. ومع ذلك، فإن نهج من الشقوق diffracted خفيفة وفرضه الأمواج على شاشة كل منهما على الآخر. الحيود هو في حد ذاته نتيجة للطبيعة الموجية للضوء، ومثال آخر لهذا التأثير.

نمط التدخل

مبدأ تراكب يحدد توزيع كثافة الناتج على الشاشة مضيئة. يحدث نمط التدخل عندما يكون الفرق بين المسار من شق إلى الشاشة يساوي عدد صحيح من الأطوال الموجية (0، λ، 2λ، ...). هذا الاختلاف يضمن أن الارتفاعات تأتي في نفس الوقت. يحدث التدخل المدمر عندما يكون الفرق بين مسار يساوي عدد صحيح من الأطوال الموجية يقابله نصف (λ / 2، 3λ / 2، ...). تستخدم جونغ الحجج هندسية لإظهار أن تراكب يؤدي إلى سلسلة من العصابات زمنية متساوية أو المناطق كثافة عالية المقابلة لمناطق التداخل البناء، مفصولة المناطق المظلمة كاملة مدمرة.

التباعد حفرة

وهندسة العوامل الهامة مع اثنين من الشقوق هي نسبة λ ضوء الطول الموجي والمسافة بين الثقوب د. إذا λ / د هو أقل بكثير من 1، فإن المسافة بين العصابات تكون صغيرة وليست لوحظت آثار متداخلة. عن طريق الشقوق متباعدة عن كثب، وكان قادرا على تفصل بين النور والمناطق المظلمة يونغ. وهكذا، وقال انه قرر موجات من الألوان الضوء المرئي. توضح قيمتها صغيرة جدا لماذا لوحظ هذه الآثار إلا بشروط معينة. لتقسيم مناطق التداخل البناء والهدام، ويجب أن تكون المسافة بين مصدر موجات الضوء صغير جدا.

الطول الموجي

ملاحظة آثار التدخل يشكل تحديا لسببين أخرى. معظم مصادر الضوء تنبعث من الطيف الموجي المستمر، مما أدى إلى تشكيل أنماط التدخل متعددة فرضه على بعضها البعض، مع كل فاصل زمني بين المشارب. هذا يلغي آثار أكثر وضوحا، مثل مجالات الظلام الدامس.

الاتساق

ويمكن ملاحظة أن تدخل على مدى فترة طويلة من الزمن، فإنه من الضروري استخدام مصادر الضوء متماسكة. وهذا يعني أن مصادر الإشعاع يجب الحفاظ على علاقة مرحلة ثابتة. على سبيل المثال، وهما موجات التوافقية من نفس التردد دائما علاقة ثابتة مرحلة إلى كل نقطة في الفضاء - سواء في مرحلة أو في المعارضة المرحلة، أو في بعض الدول المتوسطة. ومع ذلك، فإن معظم مصادر الضوء تنبعث الموجة التوافقية الحقيقية. بدلا من ذلك، فإنها تنبعث منها الضوء، التي مرحلة تغيير عشوائي يحدث ملايين المرات في الثانية الواحدة. ويسمى هذا الإشعاع غير متماسكة.

المصدر المثالي - ليزر

لا يزال لوحظ تدخل عندما فرضه الموجات في الفضاء لمدة مصادر غير متماسكة، ولكن أنماط التدخل تختلف بشكل عشوائي، جنبا إلى جنب مع مرحلة التحول عشوائي. أجهزة الاستشعار الخفيفة، بما في ذلك العينين، لا يمكن تسجيل صورة سريعة التغير، وإلا فإن متوسط كثافة من الوقت. شعاع ليزر أحادية اللون تقريبا (م. E. يتكون من طول موجة واحد) وhighly-. وهو مصدر ضوء مثالية لمراقبة آثار التدخل.

تحديد تردد

بعد يونغ 1802 من موجات قدر من الضوء المرئي يمكن أن تكون مرتبطة مع سرعة دقيقة بالقدر الكافي من الضوء المتاح في ذلك الوقت لحساب ترددها تقريبي. على سبيل المثال، الضوء الأخضر يساوي حوالي 6 × ¹⁴ أكتوبر هرتز. هذا هو العديد من الطلبات من حجم أكبر من تردد الاهتزازات الميكانيكية. وعلى سبيل المقارنة، يمكن للشخص سماع الصوت مع ترددات تصل إلى 2 × ¹⁰ هرتز أبريل. ما يختلف تماما بمعدل لا يزال لغزا لسنوات 60 المقبلة.

التدخل في الأغشية الرقيقة

الآثار الملاحظة لا تقتصر على هندسة فتحة مزدوجة المستخدمة من قبل توماس يونغ. عندما يكون هناك انعكاس وانكسار أشعة اثنين من السطوح مفصولة مسافة مقارنة مع الطول الموجي، يحدث التدخل في الأغشية الرقيقة. دور السينما بين السطوح قد تلعب الفراغ والهواء والسائل أو أي جسم صلب شفاف. في الضوء المرئي تقتصر آثار تدخل أحجام قليلة ميكرومتر. وهناك مثال معروف من كل فيلم هو فقاعة. ينعكس الضوء من ذلك، هو تراكب موجتين - واحدة ينعكس من السطح الأمامي، والثاني - على ظهره. تداخلها في الفضاء، وأضاف إلى بعضها البعض. اعتمادا على سمك الفيلم الصابون، قد موجتين التفاعل بطريقة بناءة أو هدامة. عملية حسابية كاملة من نمط التدخل يشير إلى أن للضوء بطول موجي λ ويلاحظ التداخل البناء لسمك الفيلم من λ / 4، 3λ / 4، 5λ / 4، الخ، ومدمرة - .. لλ / 2، λ، 3λ / 2، ...

الصيغ لحساب

وكانت ظاهرة تدخل العديد من الاستخدامات، لذلك فمن المهم أن نفهم المعادلة الأساسية المتعلقة بها. المعادلات التالية تسمح حساب مختلف القيم المرتبطة التدخل، لمدة أكثر الحالات المشتركة.

شرائط الموقع ضوء في ، تجربة يونج .. مواقع بمعنى مع التداخل البناء يمكن حساب باستخدام التعبير: ص _خفيف. = (ΛL / د) م، حيث λ - الطول الموجي. م = 1، 2، 3، ...؛ د - المسافة بين الشقوق. L - المسافة إلى الهدف.

.. الموقع عصابات الظلام، أي يعطى مجالات التفاعل المدمر حسب: ذ _مظلمة. = (ΛL / د) (م + 1/2).

للتدخل الأنواع الأخرى - في الأغشية الرقيقة - وجود تراكب بناء أو هدام يحدد مرحلة التحول من الموجات المنعكسة، والذي يعتمد على سمك الفيلم ومعامل الانكسار من ذلك. يصف المعادلة الأولى حالة عدم وجود مثل هذا التحول، والثاني - وهو التحول من نصف الطول الموجي:

2nt = mλ.

2nt = (م + 1/2) λ.

هنا، λ - الطول الموجي. م = 1، 2، 3، ...؛ ر - مسار اجتاز في الفيلم. ن - مؤشر الانكسار.

الملاحظة في الطبيعة

عندما تشرق الشمس على فقاعة، يمكنك ان ترى المشارب الملونة الزاهية، حيث يتعرضون أطوال موجية مختلفة للتدخل المدمرة وإزالتها من التفكير. يظهر الضوء المنعكس المتبقية بمثابة إزالة اللون التكميلية. على سبيل المثال، إذا نتيجة لتدخل المدمرة هي عنصر الأحمر غائبا، فإن انعكاس يكون الأزرق. على طبقة رقيقة من الزيت على الماء ينتج تأثير مماثل. في الطبيعة، تظهر ريش بعض الطيور، بما في ذلك الطاووس وطيور الطنان، وقذائف من بعض الخنافس أكثر إشراقا، في حين أن تغيير اللون عند تغيير زاوية المشاهدة. الفيزياء البصرية هنا تدخل موجات الضوء المنعكس من الهياكل أو صفائف الطبقات رقيقة تعكس قضبان. وبالمثل اللؤلؤ وقذيفة هي القزحية، بسبب تراكب من الأفكار من طبقات متعددة من اللؤلؤ. الأحجار الكريمة مثل العقيق، معرض أنماط التدخل جميلة الناجمة عن تشتت الضوء من الهياكل العادية التي شكلتها جزيئات كروية مجهرية.

تطبيق

هناك العديد من التطبيقات التكنولوجية للظواهر التدخل الخفيفة في الحياة اليومية. وهي تستند البصريات كاميرا الفيزياء. عادي طلاء العدسات antireflection هو طبقة رقيقة. ويتم اختيار سمك وانكسار أشعة جدا أن تنتج التداخل الهدام من الضوء المرئي المنعكس. يتم استخدام الطلاء أكثر تخصصا تتكون من طبقات متعددة من الأغشية الرقيقة يهدف لتمرير إشعاع فقط ضمن نطاق الطول الموجي الضيقة، وبالتالي كمرشحات. تستخدم الطلاء متعدد الطبقات أيضا لزيادة انعكاسية المرايا من التلسكوبات الفلكية، وكذلك المرنانات الليزر الضوئية. التداخل - طرق قياس دقيقة تستخدم لتسجيل التغييرات الصغيرة في المسافة النسبية - يقوم على مراقبة التحولات من الضوء وعصابات الظلام التي تنتجها الضوء المنعكس. على سبيل المثال، قياس كيف يتغير نمط التداخل، ويسمح لتعيين انحناء أسطح المكونات البصرية في الفص الطول الموجي البصرية.