Жарыты интерференциясы. Когеренттілік
Жарыты интерференциясы дегеніміз – жары толындары абаттасанда кеістікті белгілі бір нктесінде толындарды кшеюі жне келесі бір нктелерінде толындарды лсіреу былысы.
Интерференция былысын баылау шін ажетті шарт – толындарды когерентті болуы.
Когеренттілік дегеніміз – бірнеше тербелмелі немесе толынды процесстерді кеістік пен уаыт бойынша йлесімді туі.
Бл шартты монохроматты толын анааттандырады.Монохроматты тодындар белгілі бірдей жиіліктегі амплитудасы траты толындар. Реалды жары кзінен монохроматты жары алу ммкін емес, себебі жеке атомдарды суле шыаруы бір-біріне туелсіз жне оларды фазаларыны айырымы кездейсо шама.
Кеістікті берілген нктесінде екі тербелісті фазалар айырымы уаыт туімен згермесе, уаыт бойынша когеренттілік деп аталады. Бастапы фаза кездейсо згерістер серінен бастапы мнінен шамасына згеше мн абылдайтын уаыт когеренттілік уаыты деп аталады.
Екі тербелісті фазалар айырымы толын бетіні ртрлі нктесінде траты болатын йлесімділік кеістік бойынша когеренттілік деп аталады. Фазалар айырымыны мні шамасына жететін араашыты когеренттілік зындыы деп аталады.
Сонымен толындарды интерференциясыны байалу шарты тмендегідей:
1) жиіліктері бірдей;
2) фаза айырымы уаыт бойынша траты.
Реалды жары кзінен когерентті толындарды алуды бір ана жолы бар. Ол шін бір жары толынын оптикалы жйе арылы екі блікке блеміз, сонда оларды оптикалы жолы ртрлі болады; осыдан кейін екеуін айтадан осамыз.
Жары толындары абаттасанда суперпозиция принципі орындалады, яни кеістікті рбір нктесіндегі орыты кернеулік . Егер мен векторлары бір баытта тербелсе, векторлы диаграмма (4.2 суретті ара) дісін олданып, екі векторды осамыз. (4.3) пен (7.4) рнектерді ескерсек, орыты толынны интенсивтілігі
. (7.5)
Кеістікті болатын нктелерінде, интенсивтілік , ал болатын нктелерінде, интенсивтілік .
Интерференциялы кріністі баылау нктесінде тербелісті фазалар айырымы
,
мндаы - екі когерентті толынны жары кзінен интерференциялы кріністі баылау нктесіне дейінгі жретін жолы;
мен - сыну крсеткіштері мен болатын орталардаы толындарды фазалы жылдамдыы;
- вакуумдегі толын зындыы.
Жары толыны жолыны геометриялы зындыыны ортаны сыну крсеткішіне кбейтіндісі жолды оптикалы зындыы деп аталады, ал оптикалы жолдар айырмасы деп аталады.
Фазалар айырымы мен оптикалы жолдар айырмасы зара байланысты
. (7.6)
(7.5) рнектен орыты тербеліс интенсивтіліктеріні максимум жне минимум шарттары шыады:
егер , мндаы
жне
егер , мндаы
жне .
Жары толындары абаттасанда, оптикалы жолдар айырмасы жарты толын зындыыны жп сандарына те болатын нктелерде олар бірін-бірі кшейтеді; ал та сандарына те болатын нктелерде лсіретеді.
Жары дифракциясы
Ньютон теориясы бойынша жары біртекті ортада біралыпты тзу сызы бойымен таралады. Кптеген тжірибелер нтижесінде бл аиданы универсалды емес екені длелденді. Жарыты тар саылаулардан, яни оптикалы біртексіз ортадан туі кезінде, экранда жарыты интерференциялы максимум немесе минимум жйесі баыланды.
Жары дифракциясы дегеніміз – жарыты зіні толын зындыымен шамалас тосауылды ораытып ту былысы. Дифракциялы крініс когерентті толындарды осылу нтижесінде пайда болады.
Дифракцияны екі трі бар: Фраунгофер дифракциясы жне Френель дифракциясы. Фраунгофер дифракциясы кезінде тосауыла жазы толын (параллель сулелер) келіп тседі. Френель дифракциясы кезінде тосауыла сфералы толындар тседі.
Жарыты бір лшемді дифракциялы тордан туі кезіндегі дифракцисын арастырайы. Дифракциялы тор дегеніміз – ені бірдей саылаулар мен млдір емес ортаны кезектесіп орналасан жйесі. Торды саылауларыны ені a-а, млдір емес аралытар b-а те. шамасы дифракциялы тор тратысы немесе периоды деп аталады. Монохроматты жазы толын дифракциялы тора нормаль бойымен тссін. Тордан кейін ойылан жинаыш линза жарыты зіні фокус жазытыында жинайды. Саылаудан ткен жары дифракция салдарынан бастапы баытынан р трлі брыша шашырайды. Толындар фазалар айырымына байланысты бірін-бірі жояды немесе кшейтеді. Саылаулар бір-бірінен бірдей ашытыта жатандытан, кршілес екі саылаудан шыан сулелерді оптикалы жол айырымдар баыты бірдей болады
. (7.7)
Жары интенсивтілігіні негізгі минимумдары баыланатын баыттар
( ) (7.8)
шартынан аныталады.
Сонымен атар ртрлі саылаудан келіп тскен слелер бірін-бірі жоятын болса, осымша минимудар пайда болады
( ) (7.9)
Негізгі максимумдар
( ) (7.10)
шартынан аныталады. Сонымен саылаулар саны N болса, екі негізгі максимумны арасына N-1 осымша минимумдар орналасады. Негізгі максимумдар саны дифракциялы тор периодыны толын зындыына атынасынан аныталады
. (7.11)
Жары поляризациясы
Жары клдене электрмагниттік толын болып табылады. Жары толыныны векторы ммкін болатын барлы баытта тербелетін болса, мндай жары табии жары деп аталады. Мысал ретінде кн сулесін, электр шамыны жарыын келтіруге болады.
андай да бір жадай жасалып, жары векторы бір баытта ана тербелетін болса, ол поляризацияланан жары деп аталады. Поляризатор кмегімен табии жарытан поляризацияланан жарыты алуа болады. Жары поляризациясын сипаттау шін поляризацилану дрежесі деген шама енгізейік
, (7.12)
мндаы , - жары интенсивтілігіні максимум жне минимум мндері.
Егер жарыты екі поляризатордан атар ткізсе, онда ткен жарыты интенсивтілігі Малюс заынан аныталады
, (7.13)
мндаы - екі поляризатор арасындаы брыш.
Екі орта шекарасына тскен жары, шаылу немесе сыну кезінде зіні поляризациясын згертеді. Тсу брышы нлден згеше болса, шаылан жне сынан сулелер жартылай поляризацияланады. Шаылан жарыты электр рісіні кернеулік векторы тсу жазытыына перпендикуляр жазытыта, ал сынан жарытікі – параллелль жазытыта тербеледі. Белгілі бір брышта ана (Брюстер брышы)
(7.14)
шаылан жары толыымен поляризацияланады.