Միջամտություն նախշերով. Ժամկետները առավելագույն եւ նվազագույն

Միջամտություն նախշերով - դա թեթեւ կամ մուգ շերտեր, որոնք առաջանում են ճառագայթների, որոնք գտնվում են փուլում կամ դուրս փուլի միմյանց հետ: Լուսային ալիքների եւ նման են, ավելացրել է, երբ կիրառվում, եթե նրանց փուլերը համընկնում (ի ուղղությամբ ավելացման կամ նվազեցման), կամ նրանք չեղյալ համարել միմյանց, եթե նրանք գտնվում են antiphase. Այս երեւույթները կոչվում են կառուցողական եւ ապակառուցողական միջամտություն, համապատասխանաբար. Եթե monochromatic լույսի փնջի, բոլոր ալիքները, որոնք ունեն նույն երկարությունը, անցնում երկու նեղ slits (Փորձի առաջին անգամ անցկացվել է 1801-ի Թոմաս Յանգի, Անգլերեն գիտնական, ով, շնորհիվ նրա եկել են այն եզրակացության, որ այդ ալիքը բնույթը լույսի), երկու արդյունքում փնջի կարող է ուղղվել մի հարթ էկրանի որի փոխարեն երկու համընկնող կետերում ձեւավորվում են միջամտություն ծոպերը - միատեսակ փոփոխվող օրինակը լույսի ու մութ տարածքների: Այս երեւույթն օգտագործվում, օրինակ, բոլոր օպտիկական ինտերֆերաչափերի:

superposition

Որոշիչ բնորոշ մի superposition ալիքների, որոնք նկարագրում վարքագիծը superimposed ալիքների: Նրա սկզբունքը կայանում է նրանում, որ երբ տարածության մի superimposed երկու ալիքների, որ արդյունքում խանգարումը հավասար է հանրահաշվական գումարի առանձին անկարգությունների. Երբեմն խոշոր ցնցումներից այս կանոնը խախտվել: Այս պարզ վարքագիծը հանգեցնում է մի շարք բարդություններ, որոնք կոչվում են միջամտություն երեւույթները:

Երեւույթը միջամտության, որը բնութագրվում է երկու ծայրահեղությունների: Երկու ալիքները կառուցողական Maxima համընկնում են, եւ նրանք են փուլում միմյանց հետ: Արդյունք է superposition է հզորացնել խանգարման: Առատություն արդյունքում խառը ալիքի հավասար է գումարի առանձին amplitudes: Ընդհակառակը, կործանարար միջամտությունը առավելագույնը մեկ ալիքի համընկնում է այն նվազագույնը երկրորդ, նրանք գտնվում են ընդդիմության: Առատություն է համակցված ալիքի հավասար է տարբերության amplitudes իր բաղադրիչ մասերի: Այն դեպքում, երբ նրանք գտնվում են հավասար, դա ամբողջական ապակառուցողական միջամտություն, եւ հուզմունք, ընդհանուր միջին հավասար է զրոյի:

Երիտասարդ գիտափորձ

Որ միջամտությունը օրինակը երկու աղբյուրների հստակ ցույց է տալիս ներկայությունը համընկնող ալիքների: Թոմաս Երիտասարդ առաջարկել է, որ թեթեւ, մի ալիք, որը ենթարկվում սկզբունքը superposition: Նրա հայտնի նվաճումը եղել է փորձարարական դրսեւորումն է կառուցողական եւ ապակառուցողական միջամտության լույսի 1801 Ժամանակակից տարբերակը Յանգի փորձարկմամբ բնության տարբերվում է միայն նրանով, որ այն օգտագործում է հաջորդական թեթեւ աղբյուրները: Լազերային միատեսակ լուսավորում երկու զուգահեռ slits է անթափանց մակերեսին. Թեթեւ անցնում նրանց, կա մի հեռավոր էկրան: Երբ լայնությունը միջեւ slits է զգալիորեն ավելի մեծ է, քան ալիքի երկարություն, կանոնները երկրաչափական օպտիկայի դիտարկել տեսել էկրանի վրա երկու լուսավորված շրջաններում: Սակայն, մոտեցումը slits diffracted թեթեւ եւ ալիքների վրա էկրանին են բարդվել են միմյանց: Դիֆրակցիան ինքնին հետեւանք է Wave բնույթը լույսի, եւ եւս մեկ օրինակ է այս ուժի.

The միջամտությունը օրինակը

Սկզբունքը superposition որոշում է, որի արդյունքում ինտենսիվության բաշխման լուսավորված էկրանին: Որ միջամտությունը օրինակը տեղի է ունենում այն ժամանակ, երբ ուղին տարբերությունը ճեղքել մինչեւ էկրանին հավասար է ամբողջ թվի ալիքի երկարության (0, λ, 2λ, ...): Այս տարբերությունը ապահովում է, որ highs գալ միեւնույն ժամանակ. Կործանարար միջամտություն տեղի է ունենում այն ժամանակ, երբ ուղին տարբերությունը հավասար է ամբողջ թվի ալիքի երկարության օֆսեթ կողմից կիսով չափ (λ / 2, 3λ / 2, ...): Jung օգտագործվում երկրաչափական փաստարկներ է ցույց տալ, որ superposition հանգեցնում է մի շարք հավասարապես spaced խմբերի կամ բարձր ինտենսիվության տարածքների համապատասխան մարզերում կառուցողական միջամտության, առանձնացված մութ տարածքների լիարժեք կործանարար:

Hole spacing

Կարեւոր պարամետր երկրաչափություն երկու slits է հարաբերությունը թեթեւ ալիքի λ եւ հեռավորությունը միջեւ անցքերի դ. Եթե λ / դ շատ ավելի քիչ է, քան 1, հեռավորությունը միջեւ խմբերից կլինի փոքր եւ overlapping ազդեցությունները չեն նկատվում: Օգտագործելով սերտորեն spaced slits, Յունգը կարողացել է բաժանել այն լույս ու մութ տարածքները. Այսպիսով, նա որոշել է ալիքի երկարության տեսանելի լույսի գույներով. Նրանց չափազանց փոքր արժեք բացատրում է, թե ինչու են այդ ազդեցությունները դիտարկվում են միայն որոշակի պայմաններում: Բաժանել տարածքները կառուցողական եւ ապակառուցողական միջամտության, միջեւ հեռավորությունը լույսի աղբյուրի ալիքների պետք է լինի շատ փոքր է.

ալիքի երկարություն

Դիտորդական ուղղորդման հետեւանքների վիճարկում է երկու այլ պատճառներով: Շատ թեթեւ աղբյուրները emits շարունակական ալիքի սպեկտրը, որի արդյունքում ձեւավորման բազմաթիվ միջամտության նախշերով superimposed միմյանց վրա, յուրաքանչյուրը ընդմիջումից միջեւ շերտեր: Այս վերացնում առավել ցայտուն հետեւանքները, ինչպիսիք են տարածքների լիակատար մթության մեջ.

coherency

Որ միջամտությունը կարող է դիտարկել ավելի երկար ժամանակահատվածի ընթացքում, դա անհրաժեշտ է օգտագործել հաջորդական թեթեւ աղբյուրները: Սա նշանակում է, որ ճառագայթման աղբյուրները պետք է պահպանել մշտական փուլ հարաբերություններ. Օրինակ, երկու հարմոնիկ ալիքների նույն հաճախականությամբ միշտ պետք է ֆիքսված փուլ հարաբերությունը յուրաքանչյուր կետի տարածքում, կամ փուլում կամ փուլային ընդդիմության, կամ ինչ-որ միջանկյալ վիճակում: Սակայն, մեծ մասը լույսի աղբյուրներից emits ճշմարիտ ներդաշնակ ալիքը: Փոխարենը, նրանք արտադրել լույսը, որը պատահական փուլ փոփոխություն տեղի է ունենում միլիոնավոր անգամներ մեկ վայրկյանում: Այդպիսի ճառագայթում կոչվում անկապ:

Իդեալական աղբյուր - լազերային

Միջամտություն դեռ նկատվում է, երբ superimposed ալիքներ է տարածության երկու կցկտուր աղբյուրների, բայց խափանումներ նախշերով տարբեր լինել պատահական, հետ միասին մի պատահական փուլային հերթափոխի. Թեթեւ սենսորների, այդ թվում `աչքերի, չի կարող գրանցել է արագ փոփոխվող պատկերը, եւ միայն միջին ինտենսիվությունը ժամանակ: Լազերային ճառագայթով գրեթե միատոն (մ. E. Բաղկացած է մեկ ալիքի) եւ highly-: Դա իդեալական թեթեւ աղբյուր դիտարկելու համար միջամտություն հետեւանքները:

Ինքնորոշման հաճախականության

Այն բանից հետո, Յունգի 1802 չափման երկարությունը տեսանելի լույսի, կարող է փոխկապակցված ոչ բավարար ճշգրիտ լույսի արագությամբ պահին առկա է հաշվարկել դրա մոտավոր հաճախականությունը: Օրինակ, կանաչ լույսը հավասար է մոտ 6 × հոկտեմբերի ^14-Hz. Սա շատ պատվերներ մագնիտուդով ավելի քան հաճախականության մեխանիկական vibrations. Համեմատության համար նշենք, անձը կարող է լսել ձայնը հետ հաճախականությունների մինչեւ 2 × ¹⁰ Ապրիլ Hz. Որն է ճիշտ տատանվում է տոկոսադրույքը դեռ մնացել է մի առեղծված, առաջիկա 60 տարիների ընթացքում:

Միջամտությունը բարակ ֆիլմերում

Դիտարկվող հետեւանքները չեն սահմանափակվում են կրկնակի ճեղքել երկրաչափություն կողմից օգտագործվող Թոմաս Յանգի: Երբ կա արտացոլումն է եւ բեկում է ճառագայթների երկու մակերեսների առանձնացված հեռավորության հետ համեմատելի ալիքի, միջամտությունը տեղի է ունենում բարակ ֆիլմերում: Դերը ֆիլմի միջեւ մակերեսները կարող է խաղալ վակուումային, օդային, հեղուկ կամ որեւէ թափանցիկ ամուր մարմին: Տեսանելի լույսի խափանումներ էֆեկտներ են սահմանափակվում են չափերի մի քանի միկրոմետր: Մի հայտնի օրինակ է ամբողջ ֆիլմի մի պղպջակների. Թեթեւ արտացոլվում է այն, որ մի superposition երկու ալիքների ոք չի արտացոլվում է առջեւի մակերեսին, իսկ երկրորդը `հետեւի: Նրանք համընկնումը տարածության եւ ավելացրել է միմյանց. Կախված հաստությամբ սերիալի ֆիլմի, երկու ալիքները կարող են փոխազդել կառուցողական, կամ կործանարար: Ամբողջական հաշվարկը միջամտություն օրինակին ցույց է տալիս, որ լույսի հետ ալիքի λ կառուցողական միջամտությունը նկատվում է ֆիլմի հաստությամբ λ / 4 3λ / 4 5λ / 4, եւ այլն, եւ կործանարար .. ից λ / 2, λ, 3λ / 2, ...

Բանաձեւեր հաշվարկման

միջամտություն երեւույթ էր շատ օգտագործում, այնպես որ դա կարեւոր է հասկանալ, որ հիմնական հավասարումը վերաբերող դրան: Հետեւյալ հավասարումների թույլ են տալիս հաշվարկը տարբեր արժեքների հետ կապված միջամտությամբ, իր երկու ամենատարածված դեպքերում:

Որտեղից թեթեւ շերտերով Յանգի գիտափորձի, .. այսինքն կայքեր կառուցողական միջամտության կարող է հաշվարկվել օգտագործելով արտահայտությունը: y _{է թեթեւ:} = (ΛL / դ) մ, որտեղ λ - ալիքի; մ = 1, 2, 3, ...; դ - միջեւ հեռավորությունը slits. L - հեռավորությունը թիրախ.

.. Location մուգ գծեր, այսինքն տարածքները կործանարար փոխգործակցության տրվում է: y _{է մուգ:} = (ΛL / դ) (m + 1/2):

Այլ տեսակների միջամտության - բարակ ֆիլմերի - ի ներկայությունը կառուցողական կամ ապակառուցողական superposition որոշում է փուլային անցում է արտացոլված ալիքների, որը կախված է ֆիլմի հաստությամբ եւ բեկման ցուցչի դրա: Առաջին հավասարումը նկարագրում բացակայության դեպքում նման հերթափոխի, իսկ երկրորդը `հերթափոխը կես ալիքի:

2nt = mλ.

2nt = (մ + 1/2) λ:

Այստեղ, λ - ալիքի; մ = 1, 2, 3, ...; t - ուղին անցել է ֆիլմի. n - ցուցանիշը բեկում:

Դիտորդական բնության մեջ

Երբ արեւը փայլում է պղպջակների, դուք կարող եք տեսնել, որ պայծառ գունավոր շերտեր, քանի որ տարբեր ալիքի երկարության ենթարկվում են կործանարար միջամտության եւ հեռացվում է արտացոլումը: Մնացած արտացոլվում լույսը երեւում է որպես կոմպլեմենտար գունավոր հեռացման. Օրինակ, եթե որպես հետեւանք կործանարար միջամտության բացակայում կարմիր բաղադրիչը, ապա արտացոլումն է լինելու կապույտ. The բարակ Ֆիլմը նավթի վրա ջրի արտադրում է նման ազդեցություն: Բնության մեջ, փետուրները որոշ թռչունների, այդ թվում `peacocks եւ hummingbirds, եւ կճեպով որոշ beetles շատ պայծառ, իսկ փոխելով գույնը, երբ դուք փոխում դիտելու անկյան տակ: օպտիկական ֆիզիկայի այստեղ միջամտությունը արտացոլված լույսի ալիքներ են բարակ layered կառույցների կամ զանգվածների արտացոլող ձողերով: Նմանապես մարգարիտ եւ shell Հիրիկ, պայմանավորված է superposition դատողությունների ից բազմաթիվ շերտերի մարգարիտ. Թանկարժեք քարեր, ինչպիսիք են օպալ, exhibit գեղեցիկ խափանումներ նախշերով առաջացած խորտակելով լույսի ից կանոնավոր կառույցների կողմից ստեղծված միկրոսկոպիկ գնդաձեւ մասնիկների.

դիմում

Կան բազմաթիվ տեխնոլոգիական դիմումները թեթեւ միջամտության երեւույթների ամենօրյա կյանքում: Դրանք հիմնված են ֆիզիկայի տեսախցիկի օպտիկա: Նորմալ է ոսպնյակներ antireflection ծածկույթների է բարակ ֆիլմը: Նրա հաստությունը եւ բեկում ՀՀ ճառագայթների որոնք այնքան ընտրվել է արտադրել ապակառուցողական միջամտությունը արտացոլված տեսանելի լույսի. Ավելի մասնագիտացված ծածկույթներ, կազմված բազմաթիվ շերտերի բարակ ֆիլմերի համար նախատեսված անցնելու միայն ճառագայթում ընթացքում մի նեղ ալիքի երկարության տիրույթում եւ հետեւաբար օգտագործվում են որպես ֆիլտրերի. Բազմաշերտ ծածկույթներ են նաեւ օգտագործվում է բարձրացնել անդրադարձման հայելիների աստղագիտական դիտակներով, ինչպես նաեւ օպտիկական լազերային ռեզոնատորներով: Ինտերֆերոմետրիան - ճշգրիտ չափման համար կիրառվող մեթոդները գրանցելու փոքր փոփոխություններ հարաբերական հեռավորությունը - հիմնված է դիտարկման հերթափոխով լույսի եւ մութ նվագախմբերում արտադրված է արտացոլված լույսի. Օրինակ, որը չափում է, թե ինչպես է միջամտությունը օրինակը փոխում, թույլ է տալիս սահմանել թեքություն մակերեսների օպտիկական բաղադրիչների օպտիկական ալիքային երկարության lobes.