Bir yarıqdan işığın difraksiyası - Mühazirəçi: f r. e n., dosent Q. Ü. Ağayev Ədəbiyyat: Ağayev Q.Ü., Cəfərov M....

Bir yarıqdan işığın difraksiyası
Səpilən şüaların difraksiyası xeyli mürəkkəb olduğundan biz yalnız paralel şüaların difraksiyasına (Fraunhofer difraksiyasına) baxacayıq.
Fərz edək ki, üzərində BC=a yarığı olan qeyri şəffaf ekran üzərinə paralel şüalar düşür. BC yarığı aralığındakı bütün nöqtələr, yeni dalğa mənbəyinə çevriləcək və hər tərəfə dalğalar göndərəcəklər. Bu dalğalar linzadan keçərək ekran üzərində toplanacaqlar. Həmin nöqtədə rast gəlmiş dalğalar interferensiya edəcəklər.
bucağı altında difraksiya edən şüalar M nöqtəsində toplanacaq.
olarsa bütün şüalar nöqtəsində eyni fazada toplanacaqdır və bir birini gücləndirəcəkdir (ekranda işıqlı zolaq).
olarsa dalğa səthinin açıq hissəsini (BC=a) Frenel zolaqlarına bölək difraksiya edən şüalara perpendikulyar olan BD müstəvisini çəkək. Göründüyü kimi kənar şüaların optik yollar fərqi (DC=∆) bərabərdir:
Ümumi halda bu yollar fərqi m sayda yarımdalğa yerləşir:
M cüt olarsa (m=2k) difraksiyanın minimumu, m tək olarsa (m=2k+1) difraksiyanın maksimumu alınar.
Bir yarıqda n difraksiyada minimum şərti :
(1)
Kimidir,difraksiya minimumu şərti isə:
(2)
kimi olur.
Difraksiya bucağı azaldıqca işıqlı zolaqların işıqlanması azalır.
Difraksiya qəfəsi.
Difraksiya qəfəsi, bir birindən eyni məsafədə yerləşmiş eyni ölçülü paralel yarıqlar sistemidir. Şüşə lövhə üzərində almazla paralel cızıqlar çəkməklə, sadə difraksiya qəfəsi əldə etmək olar. Bu halda cızıqların arası yarıq vəzifəsini görəcəkdir.
Difraksiya qəfəsində yarıqların eni a, yarıqlar arasındakı məsafə b olarsa,a+b=c- qəfəs sabiti və ya qəfəs periodu adlanır.
Fərz edək ki, belə bir qəfəs üzərinə monoxromatik paralel şüalar düşür. Difraksiya mənzərəsinin xarakterini müəyyən edərək işığın hər bir yarıqdan difraksiyası ilə yanaşı hər bir yarıqda keçən işıq dəstələrinin interferensiyasını da nəzərə almaq lazımdır.
Difraksiya qəfəsindən keçərkən difraksiyaya uğramış şüaların qarşısına qoyulmuş toplayıcı linzadan keçərək ekran üzərində toplanaraq interferensiya mənzərəsi yaranır. Müxtəlif bucaqlar altında difraksiya etmiş şüalar ekran üzərində müxtəlif nöqtələrdə işıqlı və qaranlıq zolaqlar yaradır. Bu interferensiya mənzərəsi ilə həmin şüaların optik yollar fərqindən asılı olur.
Bir yarıq üçün olan min şərti həm də qəfəsin min şərtidir.
Qonşu yarıqlardan ekran üzərinə bucağı altında düşən şüaların yollar fərqi
bərabərdir. Burada - difraksiya bucağı adlanır.
1. , (1) şərtini ödəyən istiqamətlərdə, şüalar ekrana ...... fazalar fərqi ilə gələcəkdir və interferensiya edərək maksimumlar əmələ gətirir. Bu baş maksimumlar şərtidir və difraksiya qəfəsinin tənliyi adlanır. Burada -baş maksimumların tərtibidir.
istiqaməti sıfırıncı tərtibli (=0) mərkəzi maksimuma ( nöqtəsi) uyğundur. Bu mərkəzi maksimumdan ( nöqtəsi) simmetrik olaraq iki I tərtib (=±1) maksimum ( və ), iki II tərtib (=±2) maksimum ( və ), və.s. yerləşir.
böyüdükcə difraksiya maksimumlarının intensivliyi azalır. olur, deməli maksimumların sayının hüdudu var.
2. minimumların şərti yarıqları N sayından asılıdır.
N=2 olduqda, olur.
N=3 olduqda,
Qonşu baş maksimumlar arasında iki əlavə minimum yerləşir.
N yarıqlı qəfəs üçün əlavə minimumlar şərti belədir.
Qonşu maksimumlar arasında (N-1) əlavə minimum yerləşir.
K=M;2N;3N- qiymətində difraksiyanın əlavə minimumları əmələ gəlir.
N-in böyük qiymətində ekrandakı maksimumlar ensizləşir və daha parlaq olur, əlavə minimumlar isə birləşərək vahid qaranlıq fon yaradırlar.
İşığın polyarlaşması. Malyus qanunu.
Difraksiya və interferensiya hadisələri həm eninə, həm də uzununa dalğalar üçün xasdır. Bunlardan fərqli olaraq təbiətdə elə hadisə vardir ki, o yalnız eninə dalğalarda müşahidə olunur. Bu hadisə dalğanın polyarlaşmasıdır.
Meksvelin elektromaqnit nəzəriyyəsindən gördük ki, işıq eninə elektromaqnit dalğasıdır () və yəni optik hadisələrdə rolu daha boyük (377 dəfə) olan vektoru ilə izahlar verilir. Elə buna görə də polyarlaşma hadisəsində və onun izahında həmişə elektrik vektorundan () danışacayıq.
Işıq şüasını təşkil edən elektrik rəqsləri həmişə bir müstəvidə olarsa belə işıq polyarlaşmış adlanır.
Adətən şüalanan cismin bir atomunun şüalanma intensivliyi orta hesabla eyni olur. Ona görədə, təbii işığın vektorunun amplitud qiyməti müxtəlif rəqs müstəvilərində eyni olur. vektorunun amplitud qiyməti müxtəlif rəqs müstəvilərində olarsa işıq qismən polyarlaşmış işıq adlanır (şaquli müstəvidə rəqslər üstünlük təşkil edir). Əgər elektrik rəqsləri bir müstəvidə olarsa işıq tam polyarlaşmış adlanır.
Təbii işıqdan fərqli olaraq polyarlaşmış işıq intensivlik ( asılıdır) və rəngindən ( asılıdır) başqa rəqs müstəvisinin vəziyyəti ilə də xarakterizə olunur. Məsələn: intensivlik və rəngi eyni olan 1,2 və 3 polyarlaşmış şüaları eyni deyildirlər. Ancaq gözlə bu şüaların fərqini görmək olmur. Ümumiyyətlə göz təbii və polyarlaşmış işığı fərqləndirmir.
Təbii işığı polyarlaşmış işığı çevirmək üçün onu elektrik rəqsləri üçün anizotrop olan mühitdən keçirmək lazımdır. Təcrübə göstərir ki, təbii işığı bir sıra kristallardan buraxdıqda işıq polyarlaşır.
Təbii kristallardan turmalin kristalını göstərmək olar. Təbii işıq optik oxa (OO oxuna) paralel kəsilmiş turmalin kristalından keçərkən tam polyarlaşır.
Hər bir kristala elə bir istiqamət vardır ki, kristal qəfəsi təşkil edən atomlar (ionlar) bu istiqamətə nəzərən simmetrik yerləşir. Bu istiqamət kristalın optik oxu adlanır.
Bəzi kristallarda belə istiqamət iki olur, bu kristallara iki oxlu kristal deyilir. Turmalin bir oxlu kristaldır. Optik ox hər hansı bir xətt deyil, kristalda müəyyən istiqamətdir, bu istiqamətə paralel çəkilən düz xətlər optik ox olur.
Əgər turmalin lövhəsinin arxasında ikinci bir turmalin lövhəsi yerləşdirsək və ikinci lövhənin optik oxu birincinin optik oxuna perpendikulyar olarsa onda ikinci lövhədən işıq keçməyəcəkdir. Əgər 1 və 2 lövhələrinin optik oxları 90º-dən kiçik olan bir bucağı təşkil edərsə, onda işıq 2 lövhəsindən keçəcəkdir. Ancaq 2 lövhəsindən keçən işıq rəqslərinin amplitudu bu lövhəyə düşən işığın A amplitudundan az olacaqdır.
Birinci lövhə polyarizator, ikinci lövhə isə analizator adlanır.
Polyarizator üzərinə düşən təbii işığın intensivliyi , Polyarizatordan keçən işığın intensivliyi І və polyarizatorla analizatorun optik oxları arasındakı bucaq olarsa: olur.
Analizatorun zərində qismən polyarlaşmış işıq düşərsə, analizatorun şüa ətrafında fırlanması keçən işığın intensivliyinin maksimal qiymətdən minimal qiymətədək dəyişir.
Analizator üzərinə tam polyarlaşmış işıq () düşərsə işığın
(1)
toplamasını keçər. Burada düşən işığın rəqs müstəvisi (PP) ilə analizatorun müstəvisi (aa) arasındakı bucaqdır.
Işığın intensivliyi olduğundan alarıq: (2)
Burada vəanalizatora düşən və ondan keçən işığın intensivliyidir.
Bu ifadəyə Malüs qanunu deyirlər.
Analizator şüa ətrafında fırladaraq onun elə vəziyyətini tapmaq olar ki, ondan işıq keçməsin (=0). Bu işığın tam polyarlaşmış olduğunu yoxlamaq vasitəsidir.
Təbii intensivlikli işıq polyarizator və analizatordan keçərsə, çıxan işığın intensivliyi (І):
(3) olur.
Polyarizator və analizator müstəviləri paralel olarsa (yəni =0 olarsa) intensivlik maksimaldır və olur.
=90º olarsa , yəni işıq keçmir.
Işığın polyarlaşmasının fiziki mahiyyətinə baxaq.
Maksvelin nəzəriyyəsinə görə işığın dəyişən elektrik sahəsi kristalik dielektrikdə dəyişən polyarizasiya cərəyanı yaradır, yəni kristalik qəfəsi təşkil edən zərrəciklərə dəyişən yerdəyişmə yaradır. Polyarizasiya cərəyanı Coul istiliyi ayırır. Deməli kristalda işıq enerjisi istiliyə çevrilir.
Kristalın anizotrop olması zərrəciklərin yerdəyişməsinin, deməli polyarizasiya cərəyanının müxtəlif müstəvilərdə (kristalik qəfəsin) müxtəlif olmasına gətirir. Işıq dalğası zərrəciklərin az yerdəyişməsi olan müstəvidə yayılarsa, o kiçik polyarizasiya cərəyanı yaradır və kristaldan çox az udulmaqla keçir.
|