Нийт дотоод тусгал ямар нөхцөлд үүсдэг вэ? Гэрлийн хугарал

Төрөл бүрийн орчинд цахилгаан соронзон долгионы тархалт нь тусгал, хугарлын хуулинд захирагддаг. Эдгээр хуулиас тодорхой нөхцөлд нэг сонирхолтой эффект гарч ирдэг бөгөөд үүнийг физикт гэрлийн нийт дотоод тусгал гэж нэрлэдэг. Энэ нөлөө нь юу болохыг илүү нарийвчлан авч үзье.

Тусгал ба хугарал

Гэрлийн дотоод тусгалыг шууд авч үзэхийн өмнө тусгал, хугарлын үйл явцыг тайлбарлах шаардлагатай.

Тусгал гэдэг нь ямар нэгэн интерфэйстэй тулгарах үед ижил орчинд гэрлийн цацрагийн хөдөлгөөний чиглэл өөрчлөгдөхийг хэлнэ. Жишээлбэл, хэрэв та лазер заагчийг толин тусгал руу чиглүүлбэл тайлбарласан эффектийг ажиглаж болно.

Хугарал нь тусгалын нэгэн адил гэрлийн хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчлөх боловч эхнийх нь биш, харин хоёр дахь орчин дахь өөрчлөлт юм. Энэ үзэгдлийн үр дүн нь объектын тойм, тэдгээрийн орон зайн зохион байгуулалтыг гажуудуулах болно. Хугарлын нийтлэг жишээ бол харандаа эсвэл үзэг аягатай усанд хийхэд хугардаг.

Хугарал ба тусгал нь хоорондоо холбоотой байдаг. Тэд бараг үргэлж хамт байдаг: цацрагийн энергийн нэг хэсэг нь туссан, нөгөө хэсэг нь хугардаг.

Энэ хоёр үзэгдэл нь Фермагийн зарчмыг хэрэгжүүлсний үр дүн юм. Тэрээр хоёр цэгийн хоорондох зам дагуу гэрэл хөдөлж, хамгийн бага цаг зарцуулдаг гэж тэр хэлэв.

Тусгал нь нэг орчинд, хугарал нь хоёр орчинд тохиолддог нөлөөлөл учраас сүүлийнх нь хоёулаа цахилгаан соронзон долгионд ил тод байх нь чухал юм.

Хугарлын илтгэгчийн тухай ойлголт

Хугарлын илтгэгч нь авч үзэж буй үзэгдлийн математик тайлбарт чухал хэмжигдэхүүн юм. Тодорхой орчны хугарлын илтгэгчийг дараах байдлаар тодорхойлно.

Энд c ба v нь вакуум болон матер дахь гэрлийн хурд юм. v-ийн утга үргэлж c-ээс бага байдаг тул n-ийн утга нэгээс их байх болно. Хэмжээгүй коэффициент n нь бодис (дунд) дахь гэрэл вакуум дахь гэрлээс хэр их хоцорч байгааг харуулдаг. Эдгээр хурдны хоорондох ялгаа нь хугарлын үзэгдэл үүсэхэд хүргэдэг.

Матери дахь гэрлийн хурд нь сүүлчийн нягттай хамааралтай байдаг. Дундаж нягт байх тусмаа гэрэл түүгээр шилжихэд хэцүү байдаг. Жишээлбэл, агаарын хувьд n = 1.00029, өөрөөр хэлбэл вакуумтай адил, усны хувьд n = 1.333 байна.

Тусгал, хугарал ба тэдгээрийн хууль

Нийт ойлтын үр дүнгийн тод жишээ бол алмазын гялалзсан гадаргуу юм. Алмазны хугарлын илтгэгч нь 2.43 тул эрдэнийн чулуунд орж буй гэрлийн олон туяа түүнээс гарахын өмнө олон нийт ойлтыг мэдэрдэг.

Алмазын θc эгзэгтэй өнцгийг тодорхойлох асуудал

Өгөгдсөн томъёог хэрхэн ашиглахыг харуулах энгийн бодлогыг авч үзье. Хэрэв алмазыг агаараас ус руу байрлуулахад нийт ойлтын эгзэгтэй өнцөг хэр өөрчлөгдөхийг тооцоолох шаардлагатай.

Хүснэгтэд заасан зөөвөрлөгчийн хугарлын үзүүлэлтүүдийн утгыг авч үзээд бид тэдгээрийг бичнэ.

• агаарын хувьд: n 1 = 1.00029;
• усны хувьд: n 2 = 1.333;
• алмазын хувьд: n 3 = 2.43.

Алмаз-агаарын хосын чухал өнцөг нь:

θ c1 = arcsin(n 1 /n 3) = arcsin(1.00029/2.43) ≈ 24.31 o.

Таны харж байгаагаар энэ хос зөөвөрлөгчийн эгзэгтэй өнцөг нь маш бага, өөрөөр хэлбэл 24.31 o-ээс хэвийн хэмжээнээс илүү ойр байгаа цацрагууд л алмазыг агаарт гаргаж чаддаг.

Усан дахь алмазны хувьд бид дараахь зүйлийг олж авна.

θ c2 = arcsin(n 2 /n 3) = arcsin(1.333/2.43) ≈ 33.27 o.

Критик өнцгийн өсөлт нь:

Δθ c = θ c2 - θ c1 ≈ 33.27 o - 24.31 o = 8.96 o.

Алмазан дахь гэрлийг бүрэн тусгах эгзэгтэй өнцгийг бага зэрэг нэмэгдүүлэх нь түүнийг агаарт байгаатай адил усанд гэрэлтүүлэхэд хүргэдэг.

Цахилгаан соронзон гэх мэт орчинд долгион тархах үед ямар ч үед шинэ долгионы фронтыг олохын тулд Гюйгенсийн зарчим.

Долгионы фронтын цэг бүр нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог.

Нэг төрлийн изотроп орчинд хоёрдогч долгионы долгионы гадаргуу нь v×Dt радиустай бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг бөгөөд v нь орчин дахь долгионы тархалтын хурд юм. Хоёрдогч долгионы долгионы фронтын дугтуйг зурснаар бид өгөгдсөн хугацаанд шинэ долгионы фронтыг олж авдаг (Зураг 7.1, a, b).

Тусгалын хууль

Гюйгенсийн зарчмыг ашиглан хоёр диэлектрикийн хоорондох зааг дахь цахилгаан соронзон долгионы ойлтын хуулийг батлах боломжтой.

Туслах өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байна. Тусгал болон ойсон цацраг нь хоёр диэлектрикийн хоорондох интерфэйстэй перпендикуляр нь нэг хавтгайд байрладаг.Ð a = Ð b. (7.1)

Хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох хавтгай LED интерфэйс дээр хавтгай гэрлийн долгион (1 ба 2-р туяа, Зураг 7.2) унана. Гэрэл ба LED-ийн перпендикуляр хоорондын өнцөг нь тусгалын өнцөг гэж нэрлэгддэг. Хэрэв цаг хугацааны өгөгдсөн мөчид ОБ долгионы урд тал нь О цэгт хүрвэл Гюйгенсийн зарчмын дагуу энэ цэг

Цагаан будаа. 7.2

хоёрдогч долгион ялгаруулж эхэлдэг. Dt = VO 1 /v хугацааны туршид туссан цацраг 2 нь O 1 цэгт хүрнэ. Үүний зэрэгцээ хоёрдогч долгионы урд хэсэг нь О цэгт ойлсны дараа ижил орчинд тархаж, бөмбөрцгийн OA = v Dt = BO 1 радиустай цэгүүдэд хүрдэг. Шинэ долгионы фронтыг AO хавтгайгаар дүрсэлсэн болно. ​1 ба OA туяагаар тархах чиглэл. b өнцгийг ойлтын өнцөг гэж нэрлэдэг. OAO 1 ба OBO 1 гурвалжнуудын тэгшитгэлээс тусгалын хууль дараах байдалтай байна: тусгалын өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байна.

Хугарлын хууль

Оптикийн хувьд нэгэн төрлийн орчин 1 нь тодорхойлогддог , (7.2)

Харьцаа n 2 / n 1 = n 21 (7.4)

дуудсан

(7.5)

Вакуумын хувьд n = 1.

Тархалтын улмаас (гэрлийн давтамж n » 10 14 Гц), жишээлбэл, усны хувьд n = 1.33, харин n = 9 (e = 81) биш, бага давтамжийн электродинамикаас дараах байдалтай байна. Хэрэв эхний орчинд гэрлийн тархалтын хурд v 1, хоёрдугаарт - v 2 бол,

Цагаан будаа. 7.3

дараа нь Dt хугацаанд туссан хавтгай долгион нь эхний орчинд AO 1 = v 1 Dt зайг туулна. Хоёрдахь орчинд (Гюйгенсийн зарчмын дагуу) өдөөгдсөн хоёрдогч долгионы урд хэсэг нь хагас бөмбөрцгийн цэгүүдэд хүрдэг бөгөөд радиус нь OB = v 2 Dt байна. Хоёр дахь орчинд тархаж буй долгионы шинэ фронтыг BO 1 хавтгай (Зураг 7.3), түүний тархалтын чиглэлийг OB ба O 1 C туяагаар (долгионы фронтод перпендикуляр) дүрсэлдэг. OB туяа ба О цэг дээрх хоёр диэлектрик хоорондын интерфейсийн норм хоорондын b өнцөг хугарлын өнцөг гэж нэрлэдэг. OAO 1 ба OBO 1 гурвалжнуудаас AO 1 = OO 1 sin a, OB = OO 1 sin b гэж гарна.

Тэдний хандлагыг илэрхийлж байна хугарлын хууль(хууль Снелл):

. (7.6)

Туслах өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь хоёр зөөвөрлөгчийн харьцангуй хугарлын илтгэгчтэй тэнцүү байна.

Нийт дотоод тусгал

Цагаан будаа. 7.4

Хугарлын хуулийн дагуу хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох зааг дээр ажиглаж болно нийт дотоод тусгал, хэрэв n 1 > n 2, өөрөөр хэлбэл Ðb > Ða (Зураг 7.4). Улмаар Ðb = 90 0 үед Ða pr тусгалын хязгаарлагдмал өнцөг бий. Дараа нь хугарлын хууль (7.6) дараах хэлбэрийг авна.

sin a pr = , (sin 90 0 =1) (7.7)

Цаашид тусах өнцгийг Ða > Ða pr нэмэгдүүлснээр гэрэл нь хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейсээс бүрэн тусдаг.

Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг нийт дотоод тусгалба оптикт өргөн хэрэглэгддэг, жишээлбэл, гэрлийн цацрагийн чиглэлийг өөрчлөх (Зураг 7.5, a, b).

Энэ нь дуран, дуран, шилэн кабель болон бусад оптик хэрэгсэлд ашиглагддаг.

Сонгодог долгионы үйл явц, тухайлбал цахилгаан соронзон долгионы дотоод тусгалын үзэгдэл зэрэгт квант механик дахь туннелийн эффекттэй төстэй үзэгдэл ажиглагддаг нь бөөмсийн долгион-корпускуляр шинж чанартай холбоотой байдаг.

Үнэн хэрэгтээ гэрэл нэг орчноос нөгөөд шилжих үед гэрлийн хугарал ажиглагддаг бөгөөд энэ нь янз бүрийн орчинд тархах хурд өөрчлөгдсөнтэй холбоотой юм. Хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох уулзвар дээр гэрлийн туяа хугарсан ба ойсон гэж хоёр хуваагддаг.

Тэгш өнцөгт тэгш өнцөгт шилэн призмийн 1-р нүүрэн дээр гэрлийн туяа перпендикуляр тусч, 2-р нүүрэн дээр хугаралгүйгээр тусч, 2-р нүүрэн дээрх цацрагийн тусах өнцөг (Ða = 45 0) илүү их байдаг тул нийт дотоод тусгал ажиглагдаж байна. нийт дотоод ойлтын хязгаарлах өнцгөөс (шилний хувьд n 2 = 1.5; Ða pr = 42 0).

Хэрэв ижил призмийг 2-р нүүрнээс H ~ l/2 тодорхой зайд байрлуулсан бол гэрлийн туяа 2 * нүүрээр дамжин өнгөрч, 1 * нүүрэн дээр туссан туяатай параллель 1 * нүүрээр дамжин призмээс гарна. Эрчим J. Хуулийн дагуу призмүүдийн хоорондох h цоорхойг нэмэгдүүлэхийн тулд дамжуулсан гэрлийн урсгал экспоненциалаар буурдаг.

,

энд w нь хоёр дахь орчин руу дамжих цацрагийн тодорхой магадлал; d - бодисын хугарлын илтгэлцүүрээс хамаарах коэффициент; l нь туссан гэрлийн долгионы урт юм

Тиймээс "хориотой" бүсэд гэрэл нэвтрэх нь квант туннелийн эффектийн оптик аналог юм.

Энэ тохиолдолд туссан гэрлийн бүх энерги нь жишээлбэл, металл толины гадаргуугаас тусгагдсанаас илүү хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйс дээр тусгагдсан байдаг тул бүрэн дотоод тусгалын үзэгдэл үнэхээр бүрэн дүүрэн байдаг. Энэ үзэгдлийг ашиглан нэг талаас гэрлийн хугарал, тусгал, нөгөө талаас Вавилов-Черенковын цацрагийн хоорондох өөр нэг зүйрлэлийг ажиглаж болно.

ДОЛГООНЫ ИДЭВХИЙЛЭЛ

7.2.1. Векторуудын үүрэг ба

Практикт хэд хэдэн долгион нь бодит орчинд нэгэн зэрэг тархаж чаддаг. Долгион нэмэгдсэний үр дүнд хэд хэдэн сонирхолтой үзэгдлүүд ажиглагдаж байна. долгионы интерференц, дифракц, тусгал, хугаралгэх мэт.

Эдгээр долгионы үзэгдлүүд нь зөвхөн механик долгионы шинж чанараас гадна цахилгаан, соронзон, гэрэл гэх мэт шинж чанартай байдаг. Бүх энгийн бөөмсүүд долгионы шинж чанартай байдаг нь квант механикаар батлагдсан байдаг.

Хоёр ба түүнээс дээш долгионы орчинд тархах үед ажиглагддаг хамгийн сонирхолтой долгионы үзэгдлүүдийн нэгийг интерференц гэж нэрлэдэг. Оптикийн хувьд нэгэн төрлийн орчин 1 нь тодорхойлогддог үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч , (7.8)

энд c нь вакуум дахь гэрлийн хурд; v 1 - эхний орчин дахь гэрлийн хурд.

Дундаж 2 нь үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчээр тодорхойлогддог

Энд v 2 нь хоёр дахь орчин дахь гэрлийн хурд юм.

Хандлага (7.10)

дуудсан эхнийхтэй харьцуулахад хоёр дахь орчны харьцангуй хугарлын илтгэгч. m = 1 байх ил тод диэлектрикийн хувьд Максвеллийн онолыг ашиглан, эсвэл

Энд e 1, e 2 нь эхний ба хоёр дахь мэдээллийн хэрэгслийн диэлектрик тогтмол юм.

Вакуум n = 1. Тархалтын улмаас (гэрлийн давтамж n » 10 14 Гц), жишээлбэл, усны хувьд n = 1.33, харин бага давтамжийн электродинамикаас дараах байдлаар n = 9 (e = 81) байна. Гэрэл бол цахилгаан соронзон долгион юм. Тиймээс цахилгаан соронзон орон нь цахилгаан ба соронзон орны хүчийг тодорхойлдог ба векторуудаар тодорхойлогддог. Гэсэн хэдий ч гэрлийн бодистой харьцах олон үйл явцад, жишээлбэл, харааны эрхтнүүд, фотоселлер болон бусад төхөөрөмжүүдэд гэрлийн нөлөө үзүүлэх зэрэгт шийдвэрлэх үүрэг нь оптикт гэрлийн вектор гэж нэрлэгддэг вектор юм.

Хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейс дээр гэрэл тусах үед гэрлийн энерги нь хоёр хэсэгт хуваагддаг: нэг хэсэг нь ойж, нөгөө хэсэг нь интерфэйсээр дамжин хоёр дахь орчин руу нэвтэрдэг гэдгийг бид § 81-д онцолсон. Гэрлийг агаараас шил рүү, өөрөөр хэлбэл оптикийн нягтрал багатай орчинд оптикийн хувьд илүү нягтрал руу шилжих жишээг ашиглан ойсон энергийн хувь хэмжээ тусгалын өнцгөөс хамаардаг болохыг олж харлаа. Энэ тохиолдолд тусгалын өнцөг нэмэгдэхийн хэрээр туссан энергийн хэсэг ихээхэн нэмэгддэг; Гэсэн хэдий ч, -тэй ойрхон, маш том тусгалын өнцөгт ч гэсэн гэрлийн туяа интерфейсийн дагуу бараг гулсах үед гэрлийн энергийн зарим хэсэг нь хоёр дахь орчинд шилжсэн хэвээр байна (§81, хүснэгт 4, 5-ыг үзнэ үү).

Аливаа орчинд тархаж буй гэрэл нь энэ орчин ба оптик нягтрал багатай, өөрөөр хэлбэл үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч багатай орчин хоёрын хоорондох интерфэйс дээр унавал шинэ сонирхолтой үзэгдэл гарч ирнэ. Энд мөн туссан энергийн хэсэг нь тусгалын өнцөг нэмэгдэхийн хэрээр өсдөг боловч өсөлт нь өөр хуулийг дагаж мөрддөг: тусгалын тодорхой өнцгөөс эхлэн бүх гэрлийн энерги нь интерфейсээс тусдаг. Энэ үзэгдлийг нийт дотоод тусгал гэж нэрлэдэг.

§81-ийн нэгэн адил шил ба агаарын хоорондох гэрлийн тусгалыг дахин авч үзье. Шилэн дээрээс гэрлийн туяа тусах өөр өнцгөөр интерфэйс рүү унана (Зураг 186). Хэрэв бид ойсон гэрлийн энерги ба интерфэйсээр дамжин өнгөрөх гэрлийн энергийн хэсгийг хэмжвэл Хүснэгтэд өгөгдсөн утгыг авна. 7 (хүснэгт 4-ийн адил шил нь хугарлын илтгэгчтэй байсан).

Цагаан будаа. 186. Нийт дотоод тусгал: цацрагийн зузаан нь интерфейсээр цэнэглэгдсэн эсвэл дамжсан гэрлийн энергийн хэсэгтэй тохирч байна.

Бүх гэрлийн энергийг интерфэйсээс тусгах тусгалын өнцгийг нийт дотоод ойлтын хязгаарлах өнцөг гэнэ. Хүснэгтийг эмхэтгэсэн шилний хувьд. 7 (), хязгаарлах өнцөг нь ойролцоогоор .

Хүснэгт 7. Гэрэл шилнээс агаарт шилжих үед тусах янз бүрийн өнцгийн ойсон энергийн фракцууд

Интерфейс дээр хязгаарлагдмал өнцгөөр гэрэл тусах үед хугарлын өнцөг нь -тэй тэнцүү байна, өөрөөр хэлбэл энэ тохиолдолд хугарлын хуулийг илэрхийлсэн томъёонд:

тавих ёстой үед эсвэл . Эндээс бид олдог

Үүнээс их тусгалын өнцөгт хугарсан туяа байхгүй. Албан ёсоор энэ нь хугарлын хуулиас том тусгалын өнцгөөр нэгдмэл байдлаас их утгыг олж авдаг бөгөөд энэ нь мэдээжийн хэрэг боломжгүй юм.

Хүснэгтэнд Хүснэгт 8-д хугарлын индексийг хүснэгтэд өгсөн зарим бодисын нийт дотоод ойлтын хязгаарын өнцгийг харуулав. 6. (84.1) хамаарлын үнэн зөвийг шалгахад хялбар.

Хүснэгт 8. Агаарын хил дээрх нийт дотоод ойлтын хязгаарын өнцөг

Усан дахь агаарын бөмбөлгүүдийн хил дээр нийт дотоод тусгалыг ажиглаж болно. Тэдэн дээр тусах нарны гэрэл бөмбөлөг рүү орохгүйгээр бүрэн тусдаг тул гэрэлтдэг. Энэ нь ялангуяа усан доорх ургамлын иш, навчис дээр үргэлж байдаг агаарын бөмбөлгүүдэд мэдэгдэхүйц бөгөөд наранд мөнгөөр ​​хийгдсэн, өөрөөр хэлбэл гэрлийг маш сайн тусгадаг материалаар хийгдсэн байдаг.

Нийт дотоод тусгал нь шилний эргэлдэх ба эргүүлэх призмийн дизайнд хэрэглэгддэг бөгөөд тэдгээрийн үйлдэл нь Зураг дээр тодорхой харагдаж байна. 187. Призмийн хязгаарлах өнцөг нь тухайн төрлийн шилний хугарлын илтгэгчээс хамаарна; Тиймээс ийм призмийг ашиглах нь гэрлийн туяа орох, гарах өнцгийг сонгоход ямар ч бэрхшээл тулгардаггүй. Эргэдэг призмүүд нь толины функцийг амжилттай гүйцэтгэдэг бөгөөд тусгах шинж чанар нь өөрчлөгдөөгүй, харин металл толь нь метал исэлдэлтийн улмаас цаг хугацааны явцад бүдгэрдэгээрээ давуу талтай. Боодолтой призм нь тольны ижил төстэй эргэдэг системээс илүү энгийн загвартай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Эргэдэг призмийг ялангуяа перископуудад ашигладаг.

Цагаан будаа. 187. Шилэн эргэдэг призм (а), ороох призм (б) ба муруй хуванцар хоолой дахь цацрагийн зам - гэрлийн хөтөч (в)

Нийт ойлтын хязгаарлах өнцөг нь 90 градусын хугарлын өнцөгт харгалзах хоёр зөөвөрлөгчийн зааг дахь гэрлийн тусгалын өнцөг юм.

Шилэн утас нь оптик утаснуудад үүсдэг, тохиолддог физик үзэгдлүүдийг судалдаг оптикийн салбар юм.

4. Оптикийн хувьд нэгэн төрлийн бус орчинд долгионы тархалт. Цацрагийн гулзайлтын тайлбар. Миражууд. Одон орны хугарал. Радио долгионы хувьд нэгэн төрлийн бус орчин.

Мираж бол агаар мандал дахь оптик үзэгдэл юм: нягтралаараа эрс ялгаатай агаарын давхаргын хоорондох хилээр гэрлийн тусгал. Ажиглагчийн хувьд ийм тусгал нь алс холын объекттой (эсвэл тэнгэрийн хэсэг) түүний виртуал дүр төрх нь харагдахуйц, объекттой харьцуулахад шилжсэн гэсэн үг юм. Миражууд нь объектын доор харагдах доод хэсэг, дээд талд, объектын дээгүүр, хажуугийн хэсгүүдэд хуваагддаг.

Доод Мираж

Энэ нь хэт халсан хавтгай гадаргуу дээр, ихэвчлэн цөл эсвэл асфальтан зам дээр маш том босоо температурын налуу (энэ нь өндрөөр буурдаг) ажиглагддаг. Тэнгэрийн виртуал дүрс нь гадаргуу дээрх усны хуурмаг байдлыг бий болгодог. Тэгэхээр зуны халуун өдөр алсад сунаж тогтсон зам нойтон мэт санагдана.

Дээд зэргийн Мираж

Хүйтэн дэлхийн гадаргуугаас дээш температурын урвуу тархалтаар ажиглагдсан (өндөр нь нэмэгддэг).

Фата Моргана

Объектуудын гадаад үзэмжийг эрс гажуудуулдаг нарийн төвөгтэй гайхамшигт үзэгдлийг Фата Моргана гэж нэрлэдэг.

Эзлэхүүн гайхамшиг

Ууланд, тодорхой нөхцөлд "гажуудсан би" -ийг нэлээд ойрын зайнаас харах нь маш ховор байдаг. Энэ үзэгдлийг агаарт "зогсоох" усны уур байгаатай холбон тайлбарладаг.

Астрономийн хугарал нь агаар мандлаар дамжин өнгөрөхөд тэнгэрийн биетүүдээс гэрлийн туяа хугарах үзэгдэл юм. Гаригийн агаар мандлын нягт нь өндрөөр үргэлж буурдаг тул гэрлийн хугарал нь муруй туяаны гүдгэр байдал нь бүх тохиолдолд тохиолддог. оргил руу чиглэсэн. Үүнтэй холбогдуулан хугарал нь огторгуйн биетүүдийн зургийг жинхэнэ байрлалаас нь үргэлж "өргөдөг"

Хугаралт нь дэлхий дээр олон тооны оптик-атмосферийн нөлөөг үүсгэдэг: томруулах өдрийн уртхугарлын улмаас нарны диск нь геометрийн үндэслэлээр нар мандах ёстой мөчөөс хэдэн минутын өмнө тэнгэрийн хаяанаас дээш гарч ирдэг тул; Дискний доод ирмэг нь хугарлын улмаас дээд хэсгээс илүү өндөр байдаг тул тэнгэрийн хаяанд ойрхон байгаа сар, нарны харагдахуйц дискний тэгш бус байдал; оддын анивчих гэх мэт. Янз бүрийн долгионы урттай гэрлийн цацрагийн хугарлын хэмжээ ялгаатай байдгаас (цэнхэр, ягаан туяа нь улаанаас илүү хазайдаг) тэнгэрийн хаяанд ойрхон тэнгэрийн биетүүдийн илэрхий будалт үүсдэг.

5. Шугаман туйлширсан долгионы тухай ойлголт. Байгалийн гэрлийн туйлшрал. Туйлшаагүй цацраг. Дихрой туйлшруулагч. Туйлшруулагч ба гэрлийн анализатор. Малусын хууль.

Долгионы туйлшрал- доторх зөрчлийн тархалтын тэгш хэмийг зөрчих үзэгдэл хөндлөндолгион (жишээлбэл, цахилгаан соронзон долгион дахь цахилгаан ба соронзон орны хүч) түүний тархалтын чиглэлтэй харьцуулахад. IN уртаашЭнэ төрлийн долгионы эвдрэл нь тархалтын чиглэлтэй үргэлж давхцдаг тул долгионд туйлшрал үүсэх боломжгүй.

шугаман - эвдрэлийн хэлбэлзэл нь нэг хавтгайд үүсдэг. Энэ тохиолдолд тэд " хавтгай туйлширсандавалгаа, долгио";

дугуй - далайцын векторын төгсгөл нь хэлбэлзлийн хавтгай дахь тойргийг дүрсэлдэг. Векторын эргэлтийн чиглэлээс хамаарч байж болно зөвэсвэл зүүн.

Гэрлийн туйлшрал нь гэрлийн тодорхой бодисоор дамжин өнгөрөх (хугарлын үед) эсвэл гэрлийн урсгал тусах үед гэрлийн долгионы цахилгаан орны хүчний векторын хэлбэлзлийг эрэмбэлэх үйл явц юм.

Дихрой туйлшруулагч нь молекулууд эсвэл молекулуудын фрагментүүд нь хавтгай бүтэцтэй дор хаяж нэг дихрой органик бодис агуулсан хальс агуулдаг. Наад зах нь киноны хэсэг нь талст бүтэцтэй байдаг. Дихрой бодис нь 400 - 700 нм ба/эсвэл 200 - 400 нм ба 0.7 - 13 μм спектрийн мужид хамгийн багадаа нэг спектрийн шингээлтийн муруйтай байна. Туйлшруулагчийг үйлдвэрлэхдээ субстрат дээр дихроик органик бодис агуулсан хальс түрхэж, чиглүүлэх нөлөө үзүүлж, хатаана. Энэ тохиолдолд хальсыг хэрэглэх нөхцөл, чиглүүлэх нөлөөллийн төрөл, хэмжээ нь 0.7 - 13 μм спектрийн муж дахь спектрийн шингээлтийн муруй дээрх хамгийн багадаа нэг максимумтай тохирч байхаар киноны дарааллын параметрийг сонгоно. , хамгийн багадаа 0.8 утгатай байна. Наад зах нь киноны нэг хэсгийн болор бүтэц нь дихроик органик бодисын молекулуудаас үүссэн гурван хэмжээст талст тор юм. Туйлшруулагчийн спектрийн хүрээ өргөжиж, түүний туйлшралын шинж чанарыг нэгэн зэрэг сайжруулдаг.

Малусын хууль нь туйлшруулагчаар дамжин өнгөрсний дараа шугаман туйлширсан гэрлийн эрчмээс хамаарах гэрлийн туйлшралын хавтгай ба туйлшруулагчийн хоорондох өнцгийн хамаарлыг илэрхийлдэг физикийн хууль юм.

Хаана I 0 - туйлшруулагч дээрх гэрлийн эрч хүч, I- туйлшруулагчаас гарч буй гэрлийн эрч хүч, к а- туйлшруулагчийн ил тод байдлын коэффициент.

6. Брюстерийн үзэгдэл. Цахилгаан вектор нь тусах хавтгайд байрлах долгионы ойлтын коэффициент ба цахилгаан вектор нь тусах хавтгайд перпендикуляр байдаг долгионы ойлтын коэффициентийн Френель томъёо. Тусгалын өнцөгөөс тусгах коэффициентүүдийн хамаарал. Ойсон долгионы туйлшралын зэрэг.

Брюстерийн хууль нь хугарлын илтгэгчийн хамаарлыг тусгалын хавтгайд перпендикуляр хавтгайд бүрэн туйлшрах, хугарсан цацраг нь тусгалын хавтгайд хэсэгчлэн туйлшрах өнцөгөөс туссан гэрлийн хамаарлыг илэрхийлдэг оптикийн хууль юм. тохиолдох ба хугарсан цацрагийн туйлшрал хамгийн их утгад хүрдэг. Энэ тохиолдолд ойсон болон хугарсан туяа нь харилцан перпендикуляр байгааг тодорхойлоход хялбар байдаг. Харгалзах өнцгийг Брюстерийн өнцөг гэж нэрлэдэг. Брюстерийн хууль: , Хаана n 21 - эхнийхтэй харьцуулахад хоёр дахь орчны хугарлын илтгэгч, θ Br- тусах өнцөг (Брюстерийн өнцөг). KBB шугам дахь ослын далайц (U inc) ба туссан (U ref) долгион нь дараахь хамаарлаар холбогдоно.

K bv = (U pad - U neg) / (U pad + U neg)

Хүчдэлийн тусгалын коэффициент (K U) -аар KVV-ийг дараах байдлаар илэрхийлнэ.

K bv = (1 - K U) / (1 + K U) Цэвэр идэвхтэй ачаалалтай үед BV нь дараахтай тэнцүү байна.

K bv = R / ρ R үед< ρ или

R ≥ ρ-ийн хувьд K bv = ρ / R

Энд R нь идэвхтэй ачааллын эсэргүүцэл, ρ нь шугамын шинж чанарын эсэргүүцэл юм

7. Гэрлийн интерференцийн тухай ойлголт. Туйлшралын шугамууд нь давхцаж буй уялдаа холбоогүй, когерент хоёр долгион нэмэгдэх. Хоёр когерент долгион нэмэхэд үүссэн долгионы эрчмээс тэдгээрийн фазын ялгаанаас хамаарах хамаарал. Долгионы замын геометрийн болон оптик ялгааны тухай ойлголт. Интерференцийн максимум ба минимумыг ажиглах ерөнхий нөхцөл.

Гэрлийн интерференц гэдэг нь хоёр ба түүнээс дээш гэрлийн долгионы эрчмийг шугаман бус нэмэх явдал юм. Энэ үзэгдэл нь орон зай дахь эрчим хүчний максимум ба минимумуудын ээлжлэн дагалддаг. Түүний тархалтыг интерференцийн загвар гэж нэрлэдэг. Гэрэл хөндлөнгөөс оролцох үед энерги нь орон зайд дахин хуваарилагддаг.

Долгион хоорондын фазын зөрүү нь цаг хугацаанаас хамаарахгүй бол долгион ба тэдгээрийг өдөөж буй эх үүсвэрүүдийг когерент гэж нэрлэдэг. Долгион хоорондын фазын зөрүү цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг бол долгион ба тэдгээрийг өдөөж буй эх үүсвэрүүдийг уялдаа холбоогүй гэж нэрлэдэг. Ялгааны томъёо:

, Хаана, ,

8. Гэрлийн интерференцийг ажиглах лабораторийн аргууд: Янгийн туршилт, Френель бипризм, Френель толь. Интерференцийн максимум ба минимумын байрлалын тооцоо.

Янгийн туршилт - Туршилтанд гэрлийн цацрагийг хоёр зэрэгцээ ангархай бүхий тунгалаг дэлгэц рүү чиглүүлж, түүний ард проекцийн дэлгэц суурилуулсан байна. Энэхүү туршилт нь гэрлийн интерференцийг харуулсан бөгөөд энэ нь долгионы онолын нотолгоо юм. Хагарлын онцлог нь тэдгээрийн өргөн нь ялгарах гэрлийн долгионы урттай ойролцоогоор тэнцүү байдаг. Слотын өргөний хөндлөнгийн оролцоонд үзүүлэх нөлөөг доор авч үзнэ.

Хэрэв бид гэрэл нь бөөмсөөс бүрдэнэ гэж үзвэл ( гэрлийн корпускуляр онол), дараа нь проекцын дэлгэц дээр дэлгэцийн ангархайгаар өнгөрч буй зөвхөн хоёр зэрэгцээ гэрлийн туузыг харж болно. Тэдгээрийн хооронд проекцийн дэлгэц бараг гэрэлгүй хэвээр байх болно.

Френель бипризм - физикийн хувьд - оройн хэсэгт маш жижиг өнцөг бүхий давхар призм.
Fresnel бипризм нь нэг гэрлийн эх үүсвэрээс хоёр когерент долгион үүсгэх оптик төхөөрөмж бөгөөд дэлгэцэн дээрх тогтвортой интерференцийн загварыг ажиглах боломжийг олгодог.
Френкелийн бипризм нь гэрлийн долгионы шинж чанарыг туршилтаар нотлох хэрэгсэл болдог.

Fresnel толь нь 1816 онд О.Ж.Фреснелийн когерент гэрлийн цацрагийн интерференцийн үзэгдлийг ажиглах зорилгоор санал болгосон оптик төхөөрөмж юм. Энэхүү төхөөрөмж нь I ба II гэсэн хоёр хавтгай тольноос бүрдэх бөгөөд 180 ° -аас хэдхэн өнцгийн минутаар ялгаатай хоёр талт өнцөг үүсгэдэг (Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо нийтлэлийн 1-р зургийг үз). Толин тусгалыг S эх үүсвэрээс гэрэлтүүлэхэд толин тусгалаас туссан цацрагийг S1 ба S2-ийн уялдаа холбоо бүхий эх үүсвэрээс ялгардаг гэж үзэж болно. Энэ нь S-ийн виртуал дүрс юм. Цацрагуудын давхцах орон зайд интерференц үүсдэг. Хэрэв S эх үүсвэр нь шугаман (ангархай) ба фотонуудын ирмэгтэй параллель байвал монохромат гэрлээр гэрэлтүүлэх үед M дэлгэц дээр ангархайтай параллель ижил зайтай бараан, цайвар судлууд хэлбэртэй интерференцийн загвар ажиглагддаг. цацрагийн давхцлын хэсэгт хаана ч суулгаж болно. Зураас хоорондын зайг ашиглан гэрлийн долгионы уртыг тодорхойлж болно. Фотонуудтай хийсэн туршилтууд нь гэрлийн долгионы шинж чанарын шийдвэрлэх нотолгооны нэг байв.

9. Нимгэн хальсан дахь гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо. Ойсон болон дамжуулсан гэрэлд гэрэл ба бараан судал үүсэх нөхцөл.

10. Ижил налуутай тууз, ижил зузаантай тууз. Ньютоны интерференцийн цагираг. Харанхуй ба цайвар цагиргуудын радиусууд.

11. Хэвийн гэрлийн тусгал дахь нимгэн хальсан дахь гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо. Оптик багажийг бүрэх.

12. Мишельсон ба Жэминий оптик интерферометр. Хоёр цацрагт интерферометр ашиглан бодисын хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох.

13. Гэрлийн олон цацрагийн интерференцийн тухай ойлголт. Fabry-Perot интерферометр. Фазууд нь арифметик прогресс үүсгэдэг тэнцүү далайцтай хязгаарлагдмал тооны долгионыг нэмэх. Үүссэн долгионы эрчмийн интерференцийн долгионы фазын зөрүүгээс хамаарал. Интерференцийн үндсэн максимум ба минимум үүсэх нөхцөл. Олон цацрагийн хөндлөнгийн загварын мөн чанар.

14. Долгионы дифракцийн тухай ойлголт. Долгионы параметр ба геометрийн оптикийн хуулиудын хэрэглээний хязгаар. Гюйгенс-Френель зарчим.

15. Френель бүсийн арга ба гэрлийн шулуун тархалтын баталгаа.

16. Дугуй нүхээр Френнелийн дифракц. Бөмбөрцөг ба хавтгай долгионы фронтын Френель бүсийн радиус.

17. Тунгалаг диск дээрх гэрлийн дифракци. Френель бүсийн талбайн тооцоо.

18. Дугуй нүхээр дамжин өнгөрөх долгионы далайцыг нэмэгдүүлэх асуудал. Далайц ба фазын бүсийн хавтан. Фокус болон бүсийн хавтан. Фокусын линз нь шаталсан фазын бүсийн хавтангийн хязгаарлагдмал тохиолдол юм. Линзний бүсчлэл.

Нийт дотоод тусгал

Дотоод тусгал- долгион нь хугарлын өндөр илтгэгчтэй орчноос ирж байгаа тохиолдолд хоёр тунгалаг орчны хоорондын интерфейсээс цахилгаан соронзон долгион тусах үзэгдэл.

Бүрэн бус дотоод тусгал- тусгалын өнцөг нь эгзэгтэй өнцгөөс бага байвал дотоод тусгал. Энэ тохиолдолд цацраг нь хугарсан, ойсон гэж хуваагддаг.

Нийт дотоод тусгал- тусгалын өнцөг нь тодорхой эгзэгтэй өнцгөөс хэтэрсэн тохиолдолд дотоод тусгал. Энэ тохиолдолд ослын долгион бүрэн тусгагдсан бөгөөд тусгалын коэффициентийн утга нь өнгөлсөн гадаргуугийн хамгийн дээд утгаас давсан байна. Үүнээс гадна, нийт дотоод ойлтын тусгал нь долгионы уртаас үл хамаарна.

Энэхүү оптик үзэгдэл нь өргөн хүрээний цахилгаан соронзон цацрагт, түүний дотор рентген туяанд ажиглагддаг.

Геометрийн оптикийн хүрээнд үзэгдлийн тайлбар нь өчүүхэн зүйл юм: Снелийн хуульд үндэслэн хугарлын өнцөг нь 90 ° -аас хэтрэхгүй гэдгийг харгалзан үзвэл синус нь синустай харьцуулахад их байх тусгалын өнцгөөр олж авдаг. Хугарлын индекс бага байх тусам цахилгаан соронзон долгион нь эхний орчинд бүрэн тусгагдсан байх ёстой.

Энэ үзэгдлийн долгионы онолын дагуу цахилгаан соронзон долгион нь хоёр дахь орчинд нэвтэрсэн хэвээр байна - "нэгдмэл бус долгион" гэж нэрлэгддэг долгион тархдаг бөгөөд энэ нь экспоненциалаар задарч, энерги авч явдаггүй. Нэг төрлийн бус долгионы хоёр дахь орчинд нэвтрэн орох гүн нь долгионы уртын дараалалтай байна.

Гэрлийн нийт дотоод тусгал

Хоёр зөөвөрлөгчийн интерфэйс дээр туссан хоёр монохромат цацрагийн жишээг ашиглан дотоод тусгалыг авч үзье. Цацраг нь хугарлын илтгэгчтэй илүү нягт орчны бүсээс (хар хөх өнгөөр ​​тэмдэглэсэн) хугарлын илтгэгчтэй бага нягтралтай (цайвар цэнхэр өнгөөр ​​тэмдэглэсэн) зааг хүртэл унадаг.

Улаан туяа нь өнцгөөр унадаг , өөрөөр хэлбэл хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хил дээр энэ нь хуваагддаг - энэ нь хэсэгчлэн хугарч, хэсэгчлэн тусгагдсан байдаг. Цацрагийн хэсэг нь өнцгөөр хугардаг.

Ногоон туяа унаж, бүрэн тусгалаа src="/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png" border="0">.

Байгаль, технологийн бүрэн дотоод тусгал

Рентген туяаны тусгал

Бэлчээрийн өвчлөлийн үед рентген туяаны хугарлыг анх рентген толь зохион бүтээсэн М.А.Кумахов томъёолж, 1923 онд Артур Комптон онолын үндэслэлээр баталжээ.

Бусад долгионы үзэгдлүүд

Хугарлыг харуулах, улмаар нийт дотоод ойлтын нөлөө нь жишээлбэл, янз бүрийн зуурамтгай чанар эсвэл нягтралтай бүсүүдийн хооронд шилжих явцад шингэний гадаргуу болон зузаан дахь дууны долгионы хувьд боломжтой байдаг.

Удаан нейтроны цацрагт цахилгаан соронзон цацрагийн нийт дотоод тусгалын нөлөөлөлтэй төстэй үзэгдэл ажиглагдаж байна.

Брюстерийн өнцгөөр интерфэйс дээр босоо туйлширсан долгион үүсвэл бүрэн хугарлын нөлөө ажиглагдах болно - туссан долгион байхгүй болно.

Тэмдэглэл

Викимедиа сан. 2010 он.

• Бүрэн амьсгал
• Бүрэн өөрчлөлт

Бусад толь бичгүүдээс "Нийт дотоод тусгал" гэж юу болохыг харна уу.

НИЙТ ДОТООД ТУСГАЛ- тусгал эл. маг. өндөр хугарлын илтгэгчтэй орчноос хоёр тунгалаг зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейс дээр унах үед цацраг (ялангуяа гэрэл). P.v. О. i тусгалын өнцөг нь тодорхой хязгаарлах (эгзэгтэй) өнцгөөс хэтэрсэн үед үүсдэг... Физик нэвтэрхий толь бичиг

Нийт дотоод тусгал- Нийт дотоод тусгал. n1 > n2 бүхий орчноос гэрэл өнгөрөхөд тусгалын өнцөг a2 > apr бол нийт дотоод тусгал үүснэ; at өнцөг a1 Illustrated Encyclopedic Dictionary

Нийт дотоод тусгал- өндөр хугарлын илтгэгчтэй орчноос хоёр тунгалаг орчны интерфейс дээр унах үед оптик цацрагийн тусгал (Оптик цацраг) (гэрэл) эсвэл өөр хүрээний цахилгаан соронзон цацраг (жишээлбэл, радио долгион) ... ... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг

НИЙТ ДОТООД ТУСГАЛ- цахилгаан соронзон долгион нь sinapr=n2/n1 харьцаагаар тодорхойлогддог n1 хугарлын илтгэгч ихтэй орчноос бага хугарлын илтгэгч n2 орчин руу apr хязгаарлах өнцгөөс давсан тусгалын өнцгөөр шилжих үед үүсдэг. Бүрэн...... Орчин үеийн нэвтэрхий толь бичиг

НИЙТ ДОТООД ТУСГАЛ- ДОТООД БҮРЭН ТУСГАЛ, хил хязгаарт гэрлийн ХУГАЛГҮЙ ТУСГАЛ. Гэрэл илүү нягт орчноос (жишээ нь, шил) нягт бага орчинд (ус эсвэл агаар) шилжихэд гэрэл нь хилээр дамжихгүй хугарлын өнцгийн бүс байдаг ... Шинжлэх ухаан, техникийн нэвтэрхий толь бичиг

нийт дотоод тусгал- Оптикийн нягтрал багатай орчноос гэрэл тусах, унасан орчиндоо бүрэн буцах. [Санал болгосон нэр томъёоны цуглуулга. Асуудал 79. Физик оптик. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академи. Шинжлэх ухаан, техникийн нэр томъёоны хороо. 1970] Сэдвүүд…… Техникийн орчуулагчийн гарын авлага

НИЙТ ДОТООД ТУСГАЛ- цахилгаан соронзон долгион нь 2 зөөвөрлөгчийн зааг дээр ташуу тусах үед, n1 хугарлын илтгэгч ихтэй орчноос цацраг n2 хугарлын бага илтгэгчтэй орчинд дамжих, тусгалын өнцөг i хязгаарлах өнцгөөс хэтрэх үед үүсдэг. ... Том нэвтэрхий толь бичиг

нийт дотоод тусгал- цахилгаан соронзон долгион нь том хугарлын илтгэгч n1 бүхий орчноос n2 хугарлын илтгэгч багатай орчинд цацраг дамжих үед i өнцөг нь хязгаарлах өнцгөөс хэтэрсэн үед 2 зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйс дээр ташуу тусах үед үүсдэг. . нэвтэрхий толь бичиг