İşığın interfferensiyası. Interferensiya mənzərəsi

İşığın interfferensiyası. Interferensiya mənzərəsi.
Görüşən işıq dalğalarının bir birini gücləndirməsi və zəiflətməsi hadisəsinə işığın interferensiyası deyirlər. Interferensiya baş verməsi üçün görüşən işıq dalğaları koherent olmalıdır. Koherent elə dalğalara deyirlər ki, onların periodları (tezlikləri) eyni və fazalar fərqi sabit olsun.
Təbiətdə iki koherent işıq mənbəyi tapmaq mümkün deyil. Rəqslər koherent olmadıqda fazalar fərqi zaman keçdikcə sabit olmur. Koherent mənbələr almaq üçün süni yolla bir mənbəni iki mənbəyə çevirmək olur, bu zaman mənbələr koherent olur və görüşərkən dalğalar interferensiya edir.
Koherent mənbələr almaq üçün müxtəlif üsullardan istifadə edirlər. Məsələn: 1. işıq mənbəyinin qarşısına, üzərindəki iki nöqtəvi deşık açılmış AB ekranı qoymaqla (Yunq üsulu); 2. Frenel güzgüləri; 3. Frenel biprizması və.s.
Bu üsulların hamısında birmənbədən (S) gələn işıq ekranın M nöqtəsinə elə salınır ki, fərz etmək olur işıq M nöqtəsinə iki “müxtəlif” mənbədən düşür ( və mövhumi mənbələrdən)
Fərz edək ki, eyni tezlikli iki işıq dalğası üst-üstə düşərək fəzanın hər hansı nöqtəsində eyni istiqamətli rəqslər yaradırlar.
Fəzanın bu nöqtəsində yaranan rəqslərin amplitudu belə olacaqdır:
Əgər fazalar fərqi olarsa bu dalğalar koherent adlanırlar.
Əvəzləyici rəqslərin intensivliyi fəzanın bu nöqtəsində ( olduğundan) olacaqdır.
Əgər olarsa, olur və intensivlik maksimal olur.
Əgər olarsa, olur və intensivlik minimal olur.
Beləliklə iki koherent işıq dalğalarının üst-üstə düşdükdə fəzada intensivlik dəyişərkən bəzi yerlərdə intensivlik maksimumları, başqalarında isə intensivlik minimumları yaranır. Bu hadisəyə işığın interferensiyası deyirlər.
Fərz edək ki, işıq O nöqtəsində iki koherent dalğaya böünür. P nöqtəsinədək I dalğasındırma əmsalı olan mühitdə yolun, II dalğa isə sındırma əmsalı olan mühitdə yolunu gedir.
O nöqtəsində faza olarsa I dalğa P nöqtəsində rəqsini, II dalğa isə P nöqtəsində yaratdığı rəqslər olacaqdır. Burada və - dalğaların faza sürətləridir.
Deməli dalğaların P nöqtəsində yaratdığı rəqslərin fazalar fərqi
olacaqdır.
Burada ( işığın vakuumdakı dalğa uzunluğu) olduğundan alırıq.
(2)
Burada - optik yollar fərqidir.
(2) ifadəsindən görünür ki:
1. Əgər (3) olarsa, fazalar fərqi olur və P nöqtəsində rəqslər eyni faza ilə baş verəcək. Bu interferensiyanın maksimum şərtidir (şünki )
2. Əgər (4) olarsa fazalar fərqi olur və P nöqtəsində rəqslər əks fazalarla baş verəcək. Bu interferensiyanın minimum şərtidir (çünki )
Interferensiya mənzərəsini müəyyən edək.
Fərz edək ki, və mənbələrin fazaları eynidir və onlar ekrana paralel müstəvidə yerləşmişlər. Hesabat başlanğıcı olaraq elə O nöqtəsini götürək ki, və mənbələri ona nəzərən simetrik olsun. Hər hansı nöqtənin ekrandakı vəziyyətini X koordinatı ilə xarakterizə edəcəyik.
Şəkildən görünür ki:
Onda
Interferensiya mənzərəsinin aydın olması üçün (yəni ) olmalıdır.
Deməli
Bu ifadəni mühitin sındırma (n) əmsalına vursaq () optik yollar fərqini alarıq:
(5)
(5)→(3) nəzərə alsaq intensivlik maksimumlarının koordinatlarını alarıq:
(6)
Burada - işığın ekranla mənbələr arasındakı mühitdəki dalğa uzunluğudur.
(5) →(4) nəzərə alsaq intensivlik minimumlarının koordinatlarını alarıq:
(7)
(6) →(7)-dən alınır ki, interferensiya zolaqları arasındakı (qonşu max-lar) məsafə interferensiya zolağın eninə (qonşu min-lar) arasındakı məsafəyə bərabərdir:
(8)
(8)-dən görünür ki, olduqda olur, yəni ayrı- ayrı zolaqları ayırmaq mümkün olmazdır.
Mənbələrin intensivlikləri eyni olarsa fazalar fərqi olan nöqtələrdə əvəzləyici intensivlik
olur.
(2)-ə görə olduğundan (5)-dən alınır ki, olur. Deməli ekran boyu intensivlik qanunu ilə dəyişir. Şəkildə monoxromatik işıq üçün asılılığı göstərilib.
Interferensiya hadisəsinin elm və texnikada geniş tərtibi vardır. Maddənin sındırma əmsalını, dalğa uzunluğunu, cismin uzunluğunu təyin etmək üçün və cismin səthinin nə dərəcədə hamarlılığını yoxlamaq üçün bu hadisədən istifadə edirlər.
|