Интерференцийн хэв маяг нь бие биентэйгээ үе шаттай эсвэл фазын бус цацрагуудаас үүсдэг цайвар эсвэл бараан зурвас юм. Давхардсан үед гэрлийн болон ижил төстэй долгионууд нь фазууд нь давхцаж байвал (өсөх ба буурах чиглэлд) нэмэгддэг эсвэл эсрэг фазын үед бие биенээ нөхдөг. Эдгээр үзэгдлийг конструктив, хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн оролцоо гэж нэрлэдэг. Хэрэв бүгд ижил долгионы урттай монохромат цацрагийн туяа хоёр нарийн ан цаваар дамжин өнгөрвөл (туршилтыг анх 1801 онд Английн эрдэмтэн Томас Янг хийсэн бөгөөд түүний ачаар долгионы шинж чанарын тухай дүгнэлтэд хүрчээ. гэрэл), үүссэн хоёр цацрагийг хавтгай дэлгэц дээр чиглүүлж, дээр нь давхардсан хоёр толбоны оронд хөндлөнгийн ирмэгүүд үүсдэг - гэрэл ба бараан хэсгүүдийн жигд ээлжлэн солигдох хэв маяг. Энэ үзэгдлийг жишээ нь бүх оптик интерферометрт ашигладаг.
Superposition
Бүх долгионыг тодорхойлох шинж чанар нь давхцсан долгионы үйлдлийг дүрсэлсэн суперпозиция юм. Үүний зарчим бол сансарт байх үедХэрэв хоёроос дээш долгион давхцсан бол үүссэн цочрол нь хувь хүний цочролын алгебрийн нийлбэртэй тэнцүү байна. Заримдаа их хэмжээний цочролын хувьд энэ дүрэм зөрчигддөг. Энэхүү энгийн зан үйл нь хөндлөнгийн үзэгдэл гэж нэрлэгддэг хэд хэдэн үр дагаварт хүргэдэг.
Интерференцийн үзэгдэл нь хоёр онцгой тохиолдлоор тодорхойлогддог. Бүтцийн хувьд хоёр долгионы максимумууд давхцдаг бөгөөд тэдгээр нь хоорондоо нэг үе шаттай байдаг. Тэдний суперпозицийн үр дүн нь цочроох нөлөөг нэмэгдүүлэх явдал юм. Үүссэн холимог долгионы далайц нь бие даасан далайцын нийлбэртэй тэнцүү байна. Мөн эсрэгээр, хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн оролцоонд нэг долгионы дээд тал нь хоёр дахь хамгийн бага долгионтой давхцдаг - тэдгээр нь эсрэг фазын үед байдаг. Хосолсон долгионы далайц нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн далайцын зөрүүтэй тэнцүү байна. Тэдгээр нь тэнцүү байх тохиолдолд эвдэх хөндлөнгийн оролцоо бүрэн, орчны нийт цочрол тэг болно.
Жунгийн туршилт
Хоёр эх үүсвэрийн хөндлөнгийн загвар нь давхцаж буй долгион байгааг тодорхой харуулж байна. Томас Юнг гэрэл бол суперпозицийн зарчимд захирагддаг долгион гэж санал болгосон. Түүний туршилтын алдартай ололт нь 1801 онд гэрлийн конструктив ба сүйтгэгч хөндлөнгийн оролцоог харуулсан явдал байв. Янгийн туршилтын орчин үеийн хувилбар нь зөвхөн уялдаатай гэрлийн эх үүсвэрийг ашигладаг гэдгээрээ үндсэндээ ялгаатай юм. Лазер нь тунгалаг бус гадаргуу дээрх хоёр зэрэгцээ ангархайг жигд гэрэлтүүлдэг. Тэдгээрээр дамжин өнгөрөх гэрэл алсын дэлгэц дээр ажиглагддаг. Слот хоорондын өргөн нь хамаагүй их байх үеддолгионы урт, геометрийн оптикийн дүрмийг дагаж мөрддөг - дэлгэцэн дээр хоёр гэрэлтүүлэгтэй хэсэг харагдана. Гэсэн хэдий ч ангархайнууд бие биедээ ойртох тусам гэрэл сарниж, дэлгэц дээрх долгионууд хоорондоо давхцдаг. Дифракци нь өөрөө гэрлийн долгионы шинж чанарын үр дагавар бөгөөд энэ нөлөөний өөр нэг жишээ юм.
Интерференцийн загвар
Супер байрлалын зарчим нь гэрэлтсэн дэлгэц дээрх эрчмийн тархалтыг тодорхойлдог. Хагарлаас дэлгэц хүртэлх замын зөрүү нь бүхэл тооны долгионы урттай (0, λ, 2λ, …) тэнцүү байх үед интерференцийн загвар үүсдэг. Энэ ялгаа нь дээд цэгүүд нэгэн зэрэг ирэхийг баталгаажуулдаг. Замын зөрүү нь долгионы уртын бүхэл тоогоор хагасаар (λ/2, 3λ/2, …) шилжсэн үед сүйтгэгч интерференц үүсдэг. Юнг геометрийн аргументуудыг ашиглан суперпозици нь нийт эвдрэх интерференцийн бараан толбогоор тусгаарлагдсан конструктив интерференцийн хэсгүүдэд тохирох өндөр эрчимтэй тэгш зайтай захын цуваа эсвэл толбо үүсдэг болохыг харуулахын тулд геометрийн аргумент ашигласан.
Нүх хоорондын зай
Давхар ангарлын геометрийн чухал үзүүлэлт бол гэрлийн долгионы уртыг λ-ийн d нүхний хоорондох зайд харьцуулсан харьцаа юм. Хэрэв λ/d нь 1-ээс хамаагүй бага бол зах хоорондын зай бага байх ба давхцах нөлөө ажиглагдахгүй. Ойр зайтай ангархайг ашигласнаар Юнг харанхуй болон гэрэлтэй хэсгийг салгаж чадсан. Ийнхүү тэрээр үзэгдэх гэрлийн өнгөний долгионы уртыг тодорхойлжээ. Тэдгээрийн маш бага хэмжээ нь яагаад зөвхөн эдгээр нөлөөлөл ажиглагдаж байгааг тайлбарладагтодорхой нөхцөлд. Бүтээлч болон сүйтгэгч интерференцийн хэсгүүдийг салгахын тулд гэрлийн долгионы эх үүсвэрийн хоорондох зай маш бага байх ёстой.
Долгионы урт
Хөндлөнгийн нөлөөг ажиглах нь өөр хоёр шалтгааны улмаас хэцүү байдаг. Ихэнх гэрлийн эх үүсвэрүүд долгионы уртын тасралтгүй спектрийг ялгаруулдаг бөгөөд үүний үр дүнд олон интерференцийн загварууд бие биен дээрээ наалддаг бөгөөд тус бүр нь зах хоорондын зайтай байдаг. Энэ нь бүрэн харанхуй газар гэх мэт хамгийн тод нөлөөллийг арилгана.
уялдаа холбоо
Интерференцийг удаан хугацаанд ажиглахын тулд уялдаатай гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглах шаардлагатай. Энэ нь цацрагийн эх үүсвэрүүд тогтмол фазын харилцааг хадгалах ёстой гэсэн үг юм. Жишээлбэл, ижил давтамжтай хоёр гармоник долгион нь орон зайн цэг бүрт тогтмол фазын хамааралтай байдаг - фаз, фазын эсрэг эсвэл зарим завсрын төлөвт. Гэсэн хэдий ч ихэнх гэрлийн эх үүсвэрүүд жинхэнэ гармоник долгионыг ялгаруулдаггүй. Үүний оронд тэд секундэд хэдэн сая удаа санамсаргүй фазын өөрчлөлт гардаг гэрлийг ялгаруулдаг. Ийм цацрагийг уялдаа холбоогүй гэж нэрлэдэг.
Хамгийн тохиромжтой эх үүсвэр бол лазер
Сансар огторгуйд хоорондоо уялдаа холбоогүй хоёр эх үүсвэрийн долгион давхцах үед хөндлөнгийн оролцоо ажиглагдсан хэвээр байгаа ч интерференцийн загвар нь санамсаргүй фазын шилжилтийн хамт санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг. Гэрлийн мэдрэгч, түүний дотор нүдийг хурдан бүртгэх боломжгүйзураг өөрчлөгдөж, гэхдээ зөвхөн цаг хугацааны дундаж эрчим. Лазер туяа нь бараг монохромат (өөрөөр хэлбэл нэг долгионы уртаас бүрддэг) бөгөөд маш уялдаатай байдаг. Энэ нь хөндлөнгийн нөлөөг ажиглахад тохиромжтой гэрлийн эх үүсвэр юм.
Давтамж илрүүлэх
1802 оноос хойш Юнгийн хэмжсэн үзэгдэх гэрлийн долгионы урт нь гэрлийн давтамжийг ойртуулахын тулд тухайн үеийн гэрлийн хурд хангалтгүй байсантай холбоотой байж болох юм. Жишээлбэл, ногоон гэрлийн хувьд энэ нь ойролцоогоор 6×1014 Гц байна. Энэ нь механик чичиргээний давтамжаас хэд дахин өндөр байна. Харьцуулбал, хүн 2×104 Гц хүртэлх давтамжтай дууг сонсож чадна. Яг юу ийм хурдтай хэлбэлзсэн нь дараагийн 60 жилийн хугацаанд нууц хэвээр үлдэв.
Нимгэн хальсанд хөндлөнгөөс оролцох
Ажиглагдсан нөлөө нь Томас Янгийн ашигласан давхар ангархай геометрээр хязгаарлагдахгүй. Долгионы урттай харьцуулахуйц зайгаар тусгаарлагдсан хоёр гадаргуугаас цацрагийг тусгаж хугарах үед нимгэн хальсанд интерференц үүсдэг. Гадаргуугийн хоорондох хальсны үүргийг вакуум, агаар, аливаа тунгалаг шингэн эсвэл хатуу биет гүйцэтгэж болно. Үзэгдэх гэрэлд хөндлөнгийн нөлөөлөл нь хэдхэн микрометрийн хэмжээтэй хязгаарлагддаг. Киноны алдартай жишээ бол савангийн хөөс юм. Үүнээс туссан гэрэл нь хоёр долгионы суперпозиция юм - нэг нь урд талын гадаргуугаас, хоёр дахь нь ар талаас тусдаг. Тэд орон зайд давхцаж, бие биентэйгээ давхарлана. Савангийн зузаанаас хамаарнаКино, хоёр долгион нь бүтээмжтэй эсвэл сүйтгэгч байдлаар харилцан үйлчилж чаддаг. Интерференцийн хэв маягийн бүрэн тооцоолол нь нэг долгионы урттай гэрлийн хувьд λ/4, 3λ/4, 5λ/4 гэх мэт зузаантай хальсанд конструктив интерференц ажиглагдаж, λ/2, λ, 3λ/ 2, …
Тооцоолох томьёо
Интерференцийн үзэгдэл нь олон төрлийн хэрэглээтэй тул үндсэн тэгшитгэлийг ойлгох нь чухал. Дараах томьёо нь интерференцтэй холбоотой янз бүрийн хэмжигдэхүүнийг хамгийн түгээмэл хоёр интерференцийн тохиолдлуудад тооцоолох боломжийг танд олгоно.
Янгийн туршилтын тод захын байршлыг, тухайлбал конструктив интерференц бүхий хэсгүүдийг: ybright.=(λL/d)m, энд λ илэрхийлэл ашиглан тооцоолж болно. долгионы урт; m=1, 2, 3, …; d нь үүр хоорондын зай; L нь зорилтот хүрэх зай.
Харанхуй туузны байрлалыг, өөрөөр хэлбэл эвдэх харилцан үйлчлэлийн хэсгүүдийг дараах томъёогоор тодорхойлно: yхаранхуй.=(λL/d)(m+1/2).
Өөр төрлийн хөндлөнгийн хувьд - нимгэн хальсан дээр - бүтээмжтэй эсвэл сүйтгэгч суперпозиция байгаа нь туссан долгионы фазын шилжилтийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь хальсны зузаан ба хугарлын илтгэгчээс хамаарна. Эхний тэгшитгэл нь ийм шилжилт байхгүй тохиолдолд, хоёр дахь нь хагас долгионы шилжилтийг дүрсэлсэн:
2nt=mλ;
2nt=(m+1/2) λ.
Энд λ нь долгионы урт; m=1, 2, 3, …; t нь кинонд туулсан зам; n нь хугарлын илтгэгч.
Байгалийн ажиглалт
Савангийн хөөс дээр нар тусах үед янз бүрийн долгионы урт нь сүйтгэгч интерференцид өртөж, тусгалаас арилдаг тул тод өнгийн туузыг харж болно. Үлдсэн туссан гэрэл нь алс холын өнгөнд нэмэлт байдлаар харагддаг. Жишээлбэл, хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн оролцооны үр дүнд улаан бүрэлдэхүүн хэсэг байхгүй бол тусгал нь цэнхэр өнгөтэй болно. Усан дээрх газрын тосны нимгэн хальс нь ижил төстэй нөлөө үзүүлдэг. Байгальд тогос, колибри зэрэг зарим шувуудын өд, зарим цох хорхойн хясаа цахилдаг мэт харагддаг ч харах өнцөг өөрчлөгдөхөд өнгө нь өөрчлөгддөг. Эндхийн оптикийн физик нь нимгэн давхаргат бүтэц эсвэл цацруулагч саваа массиваас туссан гэрлийн долгионы хөндлөнгийн оролцоо юм. Үүний нэгэн адил сувд болон хясаа нь сувдан эхийн хэд хэдэн давхаргын тусгалын давхаргын ачаар цахилдагтай байдаг. Опал зэрэг эрдэнийн чулуунууд нь бичил харуурын бөмбөрцөг хэсгүүдээс үүссэн ердийн хэв маягийн гэрлийн цацралын улмаас үзэсгэлэнтэй интерференцийн хэв маягийг харуулдаг.
Програм
Өдөр тутмын амьдралд гэрлийн интерференцийн үзэгдлийн технологийн олон хэрэглээ байдаг. Камерын оптикийн физик нь тэдгээрт суурилдаг. Линзний цацрагийн эсрэг ердийн бүрхүүл нь нимгэн хальс юм. Түүний зузаан ба хугарал нь туссан харагдах гэрлийн хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн оролцоог бий болгохын тулд сонгосон. бүрдсэн илүү тусгай бүрээсНимгэн хальсны хэд хэдэн давхаргууд нь зөвхөн нарийн долгионы мужид цацрагийг дамжуулах зориулалттай тул гэрлийн шүүлтүүр болгон ашигладаг. Олон давхаргат бүрээсийг одон орны дурангийн толин тусгал, түүнчлэн лазерын оптик хөндийн тусгалыг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг. Интерферометр - харьцангуй зайн дахь жижиг өөрчлөлтийг илрүүлэхэд ашигладаг нарийн хэмжилтийн аргууд нь ойсон гэрлээс үүссэн харанхуй ба гэрлийн зурвас дахь шилжилтийг ажиглахад үндэслэдэг. Жишээлбэл, интерференцийн загвар хэрхэн өөрчлөгдөхийг хэмжих нь оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гадаргуугийн муруйлтыг оптик долгионы уртын фракцаар тодорхойлох боломжийг олгоно.
