Өнөөдөр бид гэрлийн долгионы мөн чанар болон үүнтэй холбоотой "туйлшралын зэрэг" үзэгдлийн мөн чанарыг илчлэх болно.
Харах, гэрэлтүүлэх чадвар
Гэрлийн мөн чанар, түүнтэй холбоотой харах чадвар нь хүний оюун ухааныг удаан хугацаанд түгшээж ирсэн. Эртний Грекчүүд алсын харааг тайлбарлахыг оролдохдоо нүд нь эргэн тойрон дахь объектуудыг "мэдрэх" тодорхой "туяа" ялгаруулж, улмаар хүний гадаад төрх байдал, хэлбэр дүрсийг нь мэдээлдэг, эсвэл юмс өөрөө ямар нэг зүйлийг ялгаруулдаг гэж үздэг байв. ажилладаг. Онолууд нь үнэнээс хол байсан: амьд оршнолууд туссан гэрлийн ачаар хардаг. Энэ баримтыг ухаарахаас эхлээд туйлшралын зэрэглэлийг тооцоолох хүртэл гэрэл бол долгион гэдгийг ойлгох нэг алхам үлдлээ.
Гэрэл бол долгион
Гэрлийг илүү нарийвчилсан судалснаар хөндлөнгийн оролцоо байхгүй үед шулуун шугамаар тархаж, хаашаа ч эргэхгүй болох нь тогтоогдсон. Хэрэв цацрагийн замд тунгалаг саад бэрхшээл тулгарвал сүүдэр үүсч, гэрэл хаашаа явахыг хүмүүс сонирхдоггүй байв. Гэвч цацраг нь тунгалаг орчинтой мөргөлдсөн даруйд гайхалтай зүйл болсон: цацраг чиглэлээ өөрчилсөн.тархаж, бүдэгэрсэн. Үүнийг 1678 онд Х. Гюйгенс нэг баримтаар тайлбарлаж болох юм: гэрэл бол долгион юм. Эрдэмтэн Гюйгенсийн зарчмыг бий болгосон бөгөөд дараа нь Френель нэмж оруулсан. Өнөөдөр хүмүүс туйлшралын зэргийг хэрхэн тодорхойлохыг мэддэг болсонд баярлалаа.
Huygens-Frennel зарчим
Энэ зарчмын дагуу долгионы фронтод хүрсэн орчны аль ч цэг нь когерент цацрагийн хоёрдогч эх үүсвэр бөгөөд эдгээр цэгүүдийн бүх фронтын бүрхүүл нь дараагийн цаг мөчид долгионы фронтын үүргийг гүйцэтгэдэг. Тиймээс хэрэв гэрэл хөндлөнгийн оролцоогүйгээр тархдаг бол дараагийн мөч бүрт долгионы фронт өмнөхтэй ижил байх болно. Гэхдээ цацраг саадтай тулгармагц өөр нэг хүчин зүйл гарч ирдэг: өөр өөр орчинд гэрэл өөр өөр хурдаар тархдаг. Тиймээс нөгөө орчинд хамгийн түрүүнд хүрч чадсан фотон нь цацрагийн сүүлчийн фотоноос илүү хурдан тархах болно. Тиймээс долгионы фронт хазайх болно. Туйлшралын зэрэг нь үүнтэй ямар ч холбоогүй байгаа ч энэ үзэгдлийг бүрэн ойлгоход л хангалттай.
Процессын хугацаа
Энэ бүх өөрчлөлт гайхалтай хурдацтай явагдаж байгааг тусад нь хэлэх хэрэгтэй. Вакуум дахь гэрлийн хурд нь секундэд гурван зуун мянган километр юм. Аливаа орчин гэрлийг удаашруулдаг боловч тийм ч их биш. Нэг орчноос нөгөөд (жишээлбэл, агаараас ус руу) шилжих үед долгионы фронтын гажуудал маш богино байдаг. Хүний нүд үүнийг анзаардаггүй бөгөөд цөөхөн хэдэн төхөөрөмж ийм богино холболтыг засах чадвартай байдагүйл явц. Тиймээс энэ үзэгдлийг зөвхөн онолын үүднээс ойлгох нь зүйтэй юм. Цацрага гэж юу болохыг бүрэн мэдэж байгаа уншигч одоо гэрлийн туйлшралын зэргийг хэрхэн олохыг ойлгохыг хүсч байна уу? Түүний хүлээлтийг бүү хуурцгаая.
Гэрлийн туйлшрал
Гэрлийн фотон өөр өөр орчинд өөр өөр хурдтай байдаг талаар бид дээр дурдсан. Гэрэл нь хөндлөн цахилгаан соронзон долгион (энэ нь орчин дахь конденсац, ховор үзэгдэл биш) тул энэ нь хоёр үндсэн шинж чанартай:
- долгионы вектор;
- далайц (мөн вектор хэмжигдэхүүн).
Эхний шинж чанар нь гэрлийн туяа хаашаа чиглэж, туйлшралын вектор үүсч, өөрөөр хэлбэл цахилгаан орны хүч чадлын вектор аль чиглэлд чиглэж байгааг заадаг. Энэ нь долгионы векторыг тойрон эргэх боломжтой болгодог. Нарнаас ялгарах байгалийн гэрэлд туйлшрал байхгүй. Хэлбэлзэл бүх чиглэлд ижил магадлалтайгаар тархсан ба долгионы векторын төгсгөл хэлбэлзэх сонгосон чиглэл, загвар байхгүй.
Туйлшсан гэрлийн төрөл
Та туйлшралын зэргийн томьёог тооцоолж, тооцоолол хийхээсээ өмнө ямар төрлийн туйлширсан гэрлийг ойлгох хэрэгтэй.
- Зууван туйлшрал. Ийм гэрлийн долгионы векторын төгсгөл нь эллипсийг дүрсэлдэг.
- Шугаман туйлшрал. Энэ бол эхний хувилбарын онцгой тохиолдол юм. Нэрнээс нь харахад зураг нэг зүгт байна.
- Тойрог туйлшрал. Өөрөөр хэлбэл үүнийг дугуй гэж нэрлэдэг.
Байгалийн аливаа гэрлийг харилцан перпендикуляр туйлширсан хоёр элементийн нийлбэрээр илэрхийлж болно. Хоёр перпендикуляр туйлширсан долгион харилцан үйлчилдэггүй гэдгийг санах нь зүйтэй. Тэдний хөндлөнгийн оролцоо боломжгүй, учир нь далайцын харилцан үйлчлэлийн үүднээс тэд бие биедээ байдаггүй юм шиг санагддаг. Тэд уулзахдаа өөрчлөгдөөгүй зүгээр л өнгөрдөг.
Хэсэг туйлширсан гэрэл
Туйлшралын эффектийн хэрэглээ асар их. Байгалийн гэрлийг объект руу чиглүүлж, хэсэгчлэн туйлширсан гэрлийг хүлээн авснаар эрдэмтэд гадаргуугийн шинж чанарыг шүүж чаддаг. Харин хагас туйлширсан гэрлийн туйлшралын зэргийг хэрхэн тодорхойлох вэ?
Н. А гэсэн томьёо байдаг. Умов:
P=(Ilan-Ipar)/(Ilan+I par), энд Itrans нь туйлшруулагч эсвэл цацруулагч гадаргуугийн хавтгайд перпендикуляр чиглэлд гэрлийн эрч хүч, I par- зэрэгцээ. P утга нь 0-ээс (ямар ч туйлшралгүй байгалийн гэрлийн хувьд) 1-ээс (хавтгай туйлширсан цацрагийн хувьд) утгыг авч болно.
Байгалийн гэрлийг туйлшруулж болох уу?
Асуулт нь эхлээд харахад хачирхалтай юм. Эцсийн эцэст, тодорхой чиглэлгүй цацрагийг ихэвчлэн байгалийн гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч дэлхийн гадаргын оршин суугчдын хувьд энэ нь зарим талаараа ойролцоо утгатай юм. Нар нь янз бүрийн урттай цахилгаан соронзон долгионы урсгалыг өгдөг. Энэ цацраг нь туйлширдаггүй. Гэхдээ өнгөрч байнаагаар мандлын зузаан давхаргаар дамжин цацраг нь бага зэрэг туйлшралыг олж авдаг. Тиймээс байгалийн гэрлийн туйлшралын зэрэг нь ерөнхийдөө тэг биш юм. Гэхдээ үнэ цэнэ нь маш бага тул үүнийг үл тоомсорлодог. Үүнийг зөвхөн одон орны нарийн тооцоолол хийсэн тохиолдолд л тооцдог бөгөөд өчүүхэн ч гэсэн алдаа нь од руу жил нэмэх эсвэл манай системд хол байх боломжтой.
Гэрэл яагаад туйлширдаг вэ?
Бид дээр олонтаа фотонууд өөр өөр орчинд ажилладаг гэж хэлсэн. Гэхдээ тэд яагаад гэдгийг дурдаагүй. Хариулт нь бид ямар орчин, өөрөөр хэлбэл, ямар нэгтгэсэн төлөвт байгаагаас хамаарна.
- Тус орчин нь хатуу үечилсэн бүтэцтэй талст бие юм. Ихэвчлэн ийм бодисын бүтцийг тогтмол бөмбөлөгүүд - ионууд бүхий тор хэлбэрээр дүрсэлдэг. Гэхдээ ерөнхийдөө энэ нь бүрэн үнэн зөв биш юм. Ийм ойролцоо тооцоолол нь ихэвчлэн үндэслэлтэй байдаг боловч болор ба цахилгаан соронзон цацрагийн харилцан үйлчлэлийн хувьд биш юм. Үнэн хэрэгтээ ион бүр өөрийн тэнцвэрийн байрлалыг тойрон хэлбэлздэг бөгөөд санамсаргүй байдлаар биш, харин ямар хөршүүдтэй, ямар зайд, хэд нь байгаагаас хамааран хэлбэлздэг. Эдгээр бүх чичиргээ нь хатуу орчинд хатуу програмчлагдсан байдаг тул энэ ион нь шингэсэн фотоныг зөвхөн тодорхой хэлбэрээр ялгаруулах чадвартай байдаг. Энэ баримт нь өөр нэг зүйлийг бий болгодог: гарч буй фотоны туйлшрал ямар байх нь болор руу орсон чиглэлээс хамаарна. Үүнийг өмчийн анизотропи гэж нэрлэдэг.
- Лхагва гараг - шингэн. Энд хариулт нь илүү төвөгтэй байдаг, учир нь хоёр хүчин зүйл ажилладаг - молекулуудын нарийн төвөгтэй байдалнягтын хэлбэлзэл (конденсаци-ховор). Өөрөө нарийн төвөгтэй урт органик молекулууд нь тодорхой бүтэцтэй байдаг. Хүхрийн хүчлийн хамгийн энгийн молекулууд ч эмх замбараагүй бөмбөрцөг хэлбэрийн бөөгнөрөл биш, харин маш өвөрмөц загалмай хэлбэртэй байдаг. Өөр нэг зүйл бол ердийн нөхцөлд бүгдийг нь санамсаргүй байдлаар байрлуулсан байдаг. Гэсэн хэдий ч, хоёр дахь хүчин зүйл (хэлбэлзэл) нь түр зуурын бүтэцтэй төстэй бага хэмжээний молекулууд бага хэмжээгээр үүсэх нөхцөлийг бий болгож чаддаг. Энэ тохиолдолд бүх молекулууд хамтран чиглэгдэх эсвэл бие биенээсээ харьцангуй тодорхой өнцгөөр байрлана. Хэрэв энэ үед гэрэл шингэний ийм хэсгийг дайран өнгөрвөл хэсэгчилсэн туйлшралыг олж авна. Энэ нь температур нь шингэний туйлшралд хүчтэй нөлөөлдөг гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг: температур өндөр байх тусам үймээн самуун илүү ноцтой болж, ийм талбайнууд илүү их үүснэ. Сүүлийн дүгнэлт нь өөрийгөө зохион байгуулах онолын ачаар бий болсон.
- Лхагва гараг - бензин. Нэг төрлийн хийн хувьд хэлбэлзлийн улмаас туйлшрал үүсдэг. Тийм ч учраас нарны байгалийн гэрэл агаар мандлаар дамжин өнгөрөхдөө бага зэргийн туйлшралыг олж авдаг. Тийм ч учраас тэнгэрийн өнгө нь цэнхэр өнгөтэй байдаг: нягтруулсан элементүүдийн дундаж хэмжээ нь цэнхэр, ягаан өнгийн цахилгаан соронзон цацраг тархсан байдаг. Гэхдээ хэрэв бид хийн хольцтой харьцаж байгаа бол туйлшралын зэргийг тооцоолоход илүү хэцүү болно. Эдгээр асуудлыг ихэвчлэн хийн молекулын өтгөн үүлээр дамжин өнгөрч буй одны гэрлийг судалдаг одон орон судлаачид шийддэг. Тиймээс алс холын галактик, бөөгнөрөлүүдийг судлах нь маш хэцүү бөгөөд сонирхолтой юм. ГэхдээОдон орон судлаачид сансар огторгуйн гайхалтай зургуудыг даван туулж, хүмүүст хүргэж байна.
