Гэрлийн мөн чанар
Гэрлийн мөн чанарын талаархи анхны санаанууд эртний Грекчүүд, Египетчүүдийн дунд үүссэн. Төрөл бүрийн оптик хэрэгслийг (параболик толь, микроскоп, телескоп) эдгээр санаанууд хөгжиж, өөрчлөгдсөн. IN XVII сүүлзуунд гэрлийн хоёр онол гарч ирэв. корпускуляр(И. Ньютон) ба долгион(Р. Хук, Х. Гюйгенс нар).
Долгионы онол гэж гэрлийг харав долгионы үйл явц, төстэй механик долгион. Долгионы онолыг үндэслэсэн Гюйгенсийн зарчим. Долгионы онолыг хөгжүүлэхэд интерференц, дифракцийн үзэгдлийг судалсан Английн физикч Т.Янг, Францын физикч О.Френель нар ихээхэн гавьяа байгуулсан. Эдгээр үзэгдлийн талаархи дэлгэрэнгүй тайлбарыг зөвхөн долгионы онолын үндсэн дээр өгч болно. Чухал туршилтын баталгааДолгионы онолын үнэн зөвийг 1851 онд Ж.Фуко (түүнээс хамааралгүй А. Физо) усан дахь гэрлийн хурдыг хэмжиж, утгыг олж авснаар олж авсан юм. υ < в.
Хэдийгээр 19-р сарын дунд үезуунд долгионы онолыг нийтээр хүлээн зөвшөөрч, гэрлийн долгионы мөн чанарын тухай асуудал шийдэгдээгүй хэвээр байв.
60-аад онд XIX жилолон зууныг Максвелл байгуулжээ ерөнхий хуулиудцахилгаан соронзон орон нь түүнийг гэрэл гэж дүгнэхэд хүргэсэн цахилгаан соронзон долгион. Энэ үзэл бодлын чухал баталгаа нь вакуум дахь гэрлийн хурд нь электродинамик тогтмолтай давхцсан явдал байв.
\(~c = \dfrac(1)(\sqrt(\varepsilon_0 \mu_0))\) .
Гэрлийн цахилгаан соронзон шинж чанарыг Г.Герц (1887–1888) цахилгаан соронзон долгионыг судлах туршилт хийсний дараа хүлээн зөвшөөрсөн. 20-р зууны эхэн үед П.Н.Лебедевийн гэрлийн даралтыг хэмжих туршилтын дараа (1901) гэрлийн цахилгаан соронзон онол баттай батлагдсан баримт болж хувирав.
Гэрлийн мөн чанарыг тодруулахад хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэсэн туршилтын тодорхойлолттүүний хурд. 17-р зууны сүүлчээс хойш гэрлийн хурдыг хэмжих оролдлого удаа дараа хийгдсэн. янз бүрийн арга(А. Физогийн одон орны арга, А. Мишельсоны арга). Орчин үеийн лазер технологи нь гэрлийн хурдыг хэмжих боломжийг олгодог -тайдолгионы уртын бие даасан хэмжилт дээр үндэслэсэн маш өндөр нарийвчлал λ ба гэрлийн давтамж ν (в = λ · ν ). Ийм байдлаар үнэ цэнийг нь олсон в= 299792458 ± 1.2 м/с, энэ нь нарийвчлалын хувьд өмнө нь олж авсан бүх утгуудаас хоёр баллын дарааллаас илүү байна.
Гэрэл маш сайн тоглодог чухал үүрэгбидний амьдралд. Хүн гэрлийн тусламжтайгаар эргэн тойрныхоо ертөнцийн талаарх асар их мэдээллийг хүлээн авдаг. Гэсэн хэдий ч физикийн нэг салбар болох оптикийн хувьд гэрлийг зөвхөн ойлгодоггүй харагдах гэрэл, гэхдээ бас зэргэлдээх цахилгаан соронзон цацрагийн спектрийн өргөн хүрээ - хэт улаан туяаны(IR) ба Хэт ягаан туяа(хэт ягаан туяа). Өөрсдийнхөө дагуу физик өмчГэрэл нь бусад муж дахь цахилгаан соронзон цацрагаас үндсэндээ ялгагдахгүй - спектрийн өөр өөр хэсгүүд нь бие биенээсээ зөвхөн долгионы уртаараа ялгаатай байдаг. λ болон давтамж ν .
Оптик муж дахь долгионы уртыг хэмжихийн тулд уртын нэгжийг ашигладаг 1 нанометр(нм) ба 1 микрометр(мкм):
1 нм = 10 -9 м = 10 -7 см = 10 -3 мкм.
Үзэгдэх гэрэл нь ойролцоогоор 400 нм-ээс 780 нм, эсвэл 0,40 мкм-ээс 0,78 микрон хүртэлх зайг эзэлдэг.
Орон зайд тархдаг үе үе өөрчлөгдөж байдаг цахилгаан соронзон орон юм цахилгаан соронзон долгион.
Цахилгаан соронзон долгион болох гэрлийн хамгийн чухал шинж чанарууд
- Гэрэл тархах тусам орон зайн цэг бүрт цахилгаан болон соронзон орны үе үе давтагдах өөрчлөлтүүд тохиолддог. Эдгээр өөрчлөлтийг хурцадмал векторуудын хэлбэлзэл хэлбэрээр дүрслэх нь тохиромжтой цахилгаан орон\(~\vec E\) ба соронзон орны индукц \(~\vec B\) орон зайн цэг бүрт. Гэрэл - хөндлөн долгион, учир нь \(~\vec E \perp \vec \upsilon\) болон \(~\vec B \perp \vec \upsilon\) .
- Цахилгаан соронзон долгионы цэг бүр дэх \(~\vec E\) ба \(~\vec B\) векторуудын хэлбэлзэл нь ижил фазуудад, харилцан 2-т явагддаг. перпендикуляр чиглэлүүд\(~\vec E \perp \vec B\) огторгуйн цэг бүрт.
- Цахилгаан соронзон долгион болох гэрлийн хугацаа (давтамж) хугацаатай тэнцүү байнацахилгаан соронзон долгионы эх үүсвэрийн хэлбэлзлийн (давтамж). Цахилгаан соронзон долгионы хувьд \(~\lambda = \upsilon \cdot T = \dfrac(\upsilon)(\nu)\) хамаарал хүчинтэй. Вакуумд \(~\lambda_0 = c \cdot T = \dfrac(c)(\nu)\) - долгионы урт нь долгионтой харьцуулахад хамгийн урт байна. λ өөр орчинд, учир нь ν = const ба зөвхөн өөрчлөгддөг υ Тэгээд λ нэг орчноос нөгөөд шилжих үед.
- Гэрэл нь эрчим хүчний тээвэрлэгч бөгөөд энергийн дамжуулалт долгионы тархалтын чиглэлд явагддаг. Бөөн нягтралэрчим хүч цахилгаан соронзон орон\(~\omega_(em) = \dfrac(\varepsilon \cdot \varepsilon_0 \cdot E^2)(2) + \dfrac(B^2)(2 \cdot \mu \cdot \mu_0) илэрхийллээр тодорхойлогддог. )\)
- Гэрэл нь бусад долгионы нэгэн адил нэгэн төрлийн орчинд шулуун шугамаар тархаж, нэг орчноос нөгөөд шилжихдээ хугаралд орж, металл саадаас тусдаг. Эдгээр нь дифракц, интерференцийн үзэгдлүүдээр тодорхойлогддог.
Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо
Усны гадаргуу дээрх долгионы хөндлөнгийн оролцоог ажиглахын тулд долгионы хоёр эх үүсвэрийг ашигласан (хэлбэлзэгч саваа дээр суурилуулсан хоёр бөмбөг). Энгийн бие даасан хоёр гэрлийн эх үүсвэр, жишээлбэл, хоёр чийдэнг ашиглан интерференцийн загварыг (гэрэлтүүлгийн хамгийн бага ба хамгийн их хэмжээ) олж авах боломжгүй юм. Өөр гэрлийн чийдэнг асаах нь зөвхөн гадаргуугийн гэрэлтүүлгийг нэмэгдүүлэх боловч хамгийн бага ба хамгийн их гэрэлтүүлгийн ээлжийг бий болгодоггүй.
Гэрлийн долгионыг давхарлах үед тогтвортой интерференцийн хэв маягийг ажиглахын тулд долгион нь уялдаатай байх шаардлагатай, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь ижил долгионы урттай, тогтмол фазын зөрүүтэй байх ёстой.
Хоёр эх үүсвэрийн гэрлийн долгион яагаад уялдаа холбоогүй байдаг вэ?
Бидний тайлбарласан хоёр эх үүсвэрийн интерференцийн загвар нь зөвхөн ижил давтамжтай монохроматик долгион нэмэгдэхэд л үүсдэг. Монохроматик долгионы хувьд орон зайн аль ч цэг дэх хэлбэлзлийн хоорондох фазын зөрүү тогтмол байна.
Ижил давтамжтай, тогтмол фазын зөрүүтэй долгионыг дууддаг уялдаатай.
Зөвхөн когерент долгион, бие биенээ давхцуулж, хэлбэлзлийн максимум ба минимумуудын орон зайд тогтмол байрлалтай тогтвортой интерференцийн хэв маягийг өгнө. Хоёр бие даасан эх үүсвэрийн гэрлийн долгион нь уялдаа холбоогүй байдаг. Эх үүсвэрийн атомууд нь бие биенээсээ хамааралгүйгээр синус долгионы "хаягдал" (галт тэрэг) хэлбэрээр гэрэл ялгаруулдаг. Атомын тасралтгүй цацрагийн үргэлжлэх хугацаа 10 секунд орчим байдаг. Энэ хугацаанд гэрэл 3 м орчим урт замыг туулдаг (Зураг 1).
Хоёр эх үүсвэрийн эдгээр долгионы галт тэрэгнүүд бие биендээ наалддаг. Сансар огторгуйн аль ч цэг дэх хэлбэлзлийн фазын зөрүү нь хэрхэн яаж байгаагаас хамааран цаг хугацааны явцад эмх замбараагүй өөрчлөгддөг одоогоор-аас цагийн галт тэрэг янз бүрийн эх сурвалжбие биентэйгээ харьцуулахад шилжсэн. Төрөл бүрийн гэрлийн эх үүсвэрээс үүсэх долгионууд нь анхдагч үе шатуудын ялгаа тогтмол хэвээр үлддэг тул уялдаа холбоогүй байдаг. Үе шатууд φ 01 ба φ 02 санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг бөгөөд үүнээс болж үүссэн хэлбэлзлийн фазын зөрүү нь орон зайн аль ч цэгт санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг.
Санамсаргүй завсарлага, хэлбэлзэл үүссэн тохиолдолд фазын зөрүү нь ажиглалтын цагийг авч санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг. τ 0-ээс 2 хүртэлх бүх боломжит утгууд π . Үүний үр дүнд цаг хугацаа өнгөрөхөд τ тогтмол бус фазын өөрчлөлтийн хугацаанаас хамаагүй урт (ойролцоогоор 10 -8 секунд), cos-ийн дундаж утга ( φ 1 – φ 2) томъёонд
\(~I = 4 I_0 \cos^2 \dfrac(\varphi_1 - \varphi_2)(2) = 2 I_0 \) .
тэгтэй тэнцүү. Гэрлийн эрч хүч нь болж хувирдаг хэмжээтэй тэнцүү байнабие даасан эх үүсвэрээс эрчимтэй байх ба хөндлөнгийн хэв маяг ажиглагдахгүй. Гэрлийн долгионы уялдаа холбоогүй байдал нь гол шалтгаанхоёр эх үүсвэрийн гэрэл нь хөндлөнгийн загвар үүсгэдэггүй. Энэ бол гол, гэхдээ цорын ганц шалтгаан биш юм. Өөр нэг шалтгаан нь бидний удахгүй харах гэрлийн долгионы урт маш богино байдаг. Энэ нь бид уялдаатай долгионы эх үүсвэртэй байсан ч хөндлөнгийн оролцоог ажиглахад маш хэцүү болгодог.
Интерференцийн загварын максимум ба минимумын нөхцөл
Сансар огторгуйд хоёр ба түүнээс дээш когерент долгион давхцсаны үр дүнд a хөндлөнгийн загвар, энэ нь гэрлийн эрчмийн максимум ба минимум, улмаар дэлгэцийн гэрэлтүүлгийн ээлж юм.
Орон зайн өгөгдсөн цэг дэх гэрлийн эрчмийг хэлбэлзлийн фазын ялгаагаар тодорхойлно φ 1 – φ 2. Хэрэв эх үүсвэрийн хэлбэлзэл нь үе шатанд байгаа бол φ 01 – φ 02 = 0 ба
\(~\Дельта \varphi = \varphi_1 - \varphi_2 = 2 \pi \dfrac(r_2 - r_1)(\lambda)\) . (1)
Фазын зөрүүг эх үүсвэрээс ажиглалтын цэг Δ хүртэлх зайны зөрүүгээр тодорхойлно r = r 1 – r 2 (зайны зөрүү гэж нэрлэдэг цус харвалтын ялгаа ). Нөхцөл хангагдсан орон зайн цэгүүдэд
\(~\Дельта r = r_1 - r_2 = k \lambda ; k = 0, 1, 2, \ldots\) . (2)
долгионыг нэмэхэд бие биенээ бэхжүүлж, үүссэн эрч хүч нь долгион тус бүрийн эрчмээс 4 дахин их байна, өөрөөр хэлбэл. ажиглагдсан дээд тал нь . Харин ч хэзээ
\(~\Дельта r = r_1 - r_2 = \dfrac(\lambda)(2) (2k + 1)\) . (3)
долгион бие биенээ тасалдаг ( I= 0), өөрөөр хэлбэл. ажиглагдсан хамгийн бага .
Гюйгенс-Френель зарчим
Долгионы онол нь Гюйгенсийн зарчим дээр суурилдаг: долгион хүрэх цэг бүр нь хоёрдогч долгионы төв болж үйлчилдэг бөгөөд эдгээр долгионы бүрхүүл нь цаг хугацааны дараагийн агшинд долгионы фронтын байрлалыг өгдөг.
Болъё хавтгай долгионихэвчлэн тунгалаг дэлгэцийн нүхэнд унадаг (Зураг 2). Гюйгенсийн хэлснээр нүхээр тусгаарлагдсан долгионы фронтын хэсгийн цэг бүр нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог. изотроп орчинтэдгээр нь бөмбөрцөг хэлбэртэй). Тодорхой мөчид хоёрдогч долгионы дугтуйг барьсны дараа долгионы фронт нь геометрийн сүүдрийн бүсэд орж байгааг харж байна, өөрөөр хэлбэл долгион нь нүхний ирмэгийг тойрон эргэлддэг.
Гюйгенсийн зарчим нь зөвхөн долгионы фронтын тархалтын чиглэлийн асуудлыг шийдэж, дифракцийн үзэгдлийг тайлбарладаг боловч далайц, улмаар янз бүрийн чиглэлд тархах долгионы эрчмийн асуудлыг авч үздэггүй. Френель Гюйгенсийн зарчмыг танилцуулав физик утга, үүнийг хоёрдогч долгионы хөндлөнгийн санаагаар нэмж оруулав.
дагуу Гюйгенс-Френель зарчим, гэрлийн долгион, зарим S эх үүсвэрээр өдөөгдөж буй үүсгүүрийг зохиомол эх үүсвэрээс "ялгаруулж буй" уялдаа холбоотой хоёрдогч долгионы хэт байрлалын үр дүнд дүрсэлж болно.
Ийм эх үүсвэрүүд нь S-ийн эх үүсвэрийг бүрхсэн аливаа битүү гадаргуугийн хязгааргүй жижиг элементүүд байж болно. Ихэвчлэн дараах зүйлсийн аль нэгийг энэ гадаргуу болгон сонгодог. долгионы гадаргуу, тиймээс бүх зохиомол эх сурвалжууд үе шаттайгаар ажилладаг. Тиймээс эх үүсвэрээс тархаж буй долгион нь бүх когерент хоёрдогч долгионы хөндлөнгийн оролцооны үр дүн юм. Френель хоцрогдсон хоёрдогч долгион үүсэх боломжийг үгүйсгэж, хэрэв эх үүсвэр ба ажиглалтын цэгийн хооронд нүхтэй тунгалаг дэлгэц байгаа бол дэлгэцийн гадаргуу дээр хоёрдогч долгионы далайц тэг байх болно гэж үзсэн. нүх нь дэлгэц байхгүйтэй адил юм. Хоёрдогч долгионы далайц ба үе шатыг харгалзан үзэх нь тодорхой тохиолдол бүрт үүссэн долгионы далайцыг (эрчмийг) сансрын аль ч цэгт олох, өөрөөр хэлбэл гэрлийн тархалтын хэв маягийг тодорхойлох боломжийг олгодог.
Интерференцийн хэв маягийг олж авах арга
Августин Фреснелийн санаа
Тохиромжтой гэрлийн эх үүсвэрийг олж авах Францын физикч Augustin Fresnel (1788-1827) 1815 онд энгийн бөгөөд ухаалаг аргыг олсон. Гэрлийг нэг эх үүсвэрээс хоёр цацраг болгон хувааж, хүчээр дамжуулах шаардлагатай янз бүрийн арга замууд, нэгтгэх. Дараа нь долгионы галт тэрэг гарч ирэв тусдаа атом, хоёр уялдаатай галт тэргэнд хуваагдана. Энэ нь эх үүсвэрийн атом бүрээс ялгарах долгионы галт тэрэгний хувьд ийм байх болно. Нэг атомаас ялгарах гэрэл нь тодорхой интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг. Эдгээр хэв маягийг бие биен дээрээ байрлуулах үед дэлгэц дээрх гэрэлтүүлгийн нэлээд эрчимтэй тархалтыг олж авдаг: хөндлөнгийн хэв маягийг ажиглаж болно.
Гэрлийн уялдаатай эх үүсвэрийг олж авах олон арга байдаг боловч тэдгээрийн мөн чанар нь нэг юм. Цацрагийг хоёр хэсэгт хуваах замаар уялдаа холбоотой долгион үүсгэдэг хоёр төсөөллийн гэрлийн эх үүсвэрийг олж авдаг. Үүнийг хийхийн тулд хоёр толь (Фреснелийн хоёр толь), бипризм (суурь дээр нь нугалж буй хоёр призм), биленс (тэн хагасыг нь салгасан линз) гэх мэтийг ашиглана.
Ньютоны цагиргууд
Лабораторийн нөхцөлд гэрлийн интерференцийг ажиглах анхны туршилт нь И.Ньютоных юм. Тэрээр хавтгай шилэн хавтан ба хавтгай гүдгэр линзний хоорондох нимгэн агаарын зайд гэрэл тусах үед үүсдэг интерференцийн загварыг ажигласан. том радиусмуруйлт. Интерференцийн загвар нь төвлөрсөн цагираг хэлбэртэй байсан Ньютоны цагиргууд(Зураг 3 a, b).
Ньютон үг хэллэгээр тайлбарлаж чадаагүй корпускуляр оноляагаад цагиргууд гарч ирдэг, гэхдээ энэ нь гэрлийн үйл явцын үе үетэй холбоотой гэдгийг тэр ойлгосон.
Янгийн давхар ангархай туршилт
Т.Янгийн санал болгосон туршилт нь гэрлийн долгионы шинж чанарыг үнэмшилтэйгээр харуулж байна. Юнгийн туршилтын үр дүнг илүү сайн ойлгохын тулд эхлээд хуваалтын нэг ангархайгаар гэрэл өнгөрөх нөхцөл байдлыг авч үзэх нь зүйтэй. Туршилтанд нэг цоорхойтой монохромат гэрэлэх сурвалжаас нарийн ангархайгаар дамжиж дэлгэцэн дээр бичигдэнэ. Гэнэтийн зүйл бол хангалттай нарийхан ан цаваар дэлгэцэн дээр харагдахуйц нарийхан гэрэлтсэн тууз биш (хагарлын зураг) биш харин гэрлийн эрчмийн жигд тархалт бөгөөд энэ нь төвд хамгийн их байдаг бөгөөд аажмаар буурч байна. ирмэгүүд. Энэ үзэгдэл нь ангархайгаар гэрлийн дифракциас үүдэлтэй бөгөөд мөн үр дагавар юм долгионы шинж чанарСвета.
Одоо хуваалтанд хоёр зүсэлт хийцгээе (Зураг 4). Нэг эсвэл нөгөө ангархайг дараалан хааснаар дэлгэц дээрх эрчимжилтийн хуваарилалтын хэв маяг нь нэг ангархайтай адил байх боловч зөвхөн хамгийн их эрчмийн байрлал нь дэлгэцийн байрлалтай тохирч байх болно. нээлттэй ангархай. Хэрвээ хоёр ангархайг нээвэл дэлгэцэн дээр гэрэл ба бараан өнгийн судалтай ээлжлэн дараалал гарч ирэх ба төвөөс холдох тусам гэрлийн туузны тод байдал буурдаг.
Хөндлөнгийн зарим хэрэглээ
Хөндлөнгийн хэрэглээ нь маш чухал бөгөөд өргөн цар хүрээтэй юм.
Тусгай төхөөрөмж байдаг - интерферометрүүд- түүний үйлдэл нь хөндлөнгийн үзэгдэл дээр суурилдаг. Тэдний зорилго нь өөр байж болно: гэрлийн долгионы уртыг нарийн хэмжих, хийн хугарлын илтгэгчийг хэмжих гэх мэт. Интерферометрүүд байдаг. тусгай зориулалт. Гэрлийн хурдны маш бага өөрчлөлтийг бүртгэх зорилгоор Мишельсоны зохион бүтээсэн тэдгээрийн нэгийг "Харьцангуйн онолын үндэс" бүлэгт авч үзэх болно.
Бид зөвхөн хөндлөнгийн хоёр хэрэглээнд анхаарлаа хандуулах болно.
Гадаргуугийн боловсруулалтын чанарыг шалгах
Интерференцийг ашиглан та 10 -6 см хүртэл алдаатай бүтээгдэхүүний гадаргууг нунтаглах чанарыг үнэлэх боломжтой Үүнийг хийхийн тулд дээжийн гадаргуу болон маш гөлгөр лавлагааны хооронд нимгэн агаарын давхарга үүсгэх хэрэгтэй хавтан (Зураг 5).
Дараа нь 10-6 см хүртэлх гадаргуугийн тэгш бус байдал нь туршилтын гадаргуугаас гэрэл тусах үед үүссэн интерференцийн ирмэгүүдийн мэдэгдэхүйц муруйлт үүсгэдэг. доод ирмэглавлах хавтан.
Ялангуяа линз нунтаглах чанарыг Ньютоны цагиргийг ажиглах замаар шалгаж болно. Бөгжнүүд байх болно тогтмол тойрогзөвхөн линзний гадаргуу нь хатуу бөмбөрцөг хэлбэртэй байвал. Бөмбөрцөг байдлаас 0.1-ээс их хазайлт λ цагиргуудын хэлбэрт мэдэгдэхүйц нөлөөлнө. Линз дээр товойсон газар цагиргууд нь төв рүү бөхийх болно.
Италийн физикч Э.Торричелли (1608-1647) 10 -6 см хүртэл алдаатай линзийг нунтаглаж чадсан нь сонин юм орчин үеийн аргууд. Тэр яаж үүнийг хийж чадсан бэ? Энэ асуултад хариулахад хэцүү байна. Тэр үед ур чадварын нууцыг ихэвчлэн гаргадаггүй байсан. Торричелли Ньютоноос хамаагүй өмнө интерференцийн цагиргийг олж илрүүлсэн бөгөөд тэдгээрийг нунтаглалтын чанарыг шалгахад ашиглаж болно гэж таамагласан бололтой. Гэхдээ мэдээж Торричелли яагаад цагиргууд гарч ирснийг мэдэхгүй байв.
Бараг хатуу монохромат гэрлийг ашигласнаар бие биенээсээ хол зайд байрлах онгоцноос тусах үед хөндлөнгийн загварыг ажиглаж болно гэдгийг анхаарна уу. хол зай(хэдэн метр орчим). Энэ нь 10 -6 см хүртэлх алдаатай хэдэн зуун сантиметр зайг хэмжих боломжийг танд олгоно.
Оптик бүрээс
Орчин үеийн камер эсвэл кино проекторын линз, перископ шумбагч онгоцуудболон бусад төрөл бүрийн оптик төхөөрөмжүүдээс бүрдэнэ их тоооптик шил - линз, призм гэх мэт Ийм төхөөрөмжөөр дамжин өнгөрөхөд олон гадаргуугаас гэрэл тусдаг. Орчин үеийн гэрэл зургийн линзний цацруулагч гадаргуугийн тоо 10-аас давж, шумбагч перископуудад 40 хүрдэг. Гэрэл гадаргууд перпендикуляр унах үед гадаргуу тус бүрээс нийт энергийн 5-9% тусдаг. Тиймээс түүнд орж буй гэрлийн 10-20% нь ихэвчлэн төхөөрөмжөөр дамждаг. Үүний үр дүнд зургийн гэрэлтүүлэг бага байна. Үүнээс гадна зургийн чанар муудаж байна. -аас олон удаа тусгасны дараа гэрлийн туяаны нэг хэсэг дотоод гадаргууодоо ч явж байна оптик хэрэгсэл, гэхдээ сарниж, тодорхой дүр төрхийг бий болгоход оролцохоо больсон. Жишээлбэл, гэрэл зургийн зургуудад ийм шалтгаанаар "хөшиг" үүсдэг.
Оптик шилний гадаргуугаас гэрлийн тусгалын эдгээр таагүй үр дагаврыг арилгахын тулд туссан гэрлийн энергийн эзлэх хувийг багасгах шаардлагатай. Төхөөрөмжийн бүтээсэн зураг илүү тод болж, "гэрэлтдэг". Энэ нэр томъёо эндээс гаралтай оптик цэвэрлэх.
Оптик цэвэрлэгээ нь хөндлөнгийн оролцоонд суурилдаг. Гадаргуу руу оптик шиллинз гэх мэт хугарлын илтгэгчтэй нимгэн хальсыг хэрэглэнэ n n, шилний хугарлын илтгэгчээс бага n-тай. Хялбар болгохын тулд хальсан дээрх гэрэл хэвийн тусах тохиолдлыг авч үзье (Зураг 6).
Дээрээс туссан нөхцөл байдал болон доод гадаргуухальсны долгионууд бие биенээ тасалдуулж (хамгийн бага зузаантай хальсны хувьд) дараах байдлаар бичнэ.
\(~2цаг = \dfrac(\lambda)(2 n_n)\) . (4)
Энд \(~\dfrac(\lambda)(n_n)\) нь киноны долгионы урт ба 2 h- цус харвалтын ялгаа.
Хэрэв туссан долгионы далайц ижил эсвэл бие биентэйгээ маш ойрхон байвал гэрлийн уналт бүрэн болно. Үүнд хүрэхийн тулд туссан гэрлийн эрчмийг зэргэлдээх хоёр орчны хугарлын илтгэгчийн харьцаагаар тодорхойлдог тул хальсны хугарлын илтгэгчийг зохих ёсоор сонгоно.
Ердийн нөхцөлд цагаан гэрэл линз дээр унадаг. Илэрхийлэл (4) нь шаардлагатай хальсны зузаан нь долгионы уртаас хамаардаг болохыг харуулж байна. Тиймээс бүх давтамжийн ойсон долгионыг дарах боломжгүй юм. Киноны зузааныг спектрийн дунд хэсэгт байрлах долгионы уртад хэвийн тохиолдлын үед бүрэн унтардаг байхаар сонгосон. ногоон, λ h = 5.5·10 -7 м); Энэ нь киноны долгионы уртын дөрөвний нэгтэй тэнцүү байх ёстой:
\(~h = \dfrac(\lambda)(4 n_n)\) . (4)
Спектрийн туйлын хэсгүүд болох улаан, ягаан өнгийн гэрлийн тусгал бага зэрэг суларсан. Тиймээс бүрсэн оптик бүхий линз нь ойсон гэрэлд голт бор өнгөтэй байдаг. Өнөө үед энгийн хямд камерууд хүртэл бүрсэн оптиктай байдаг. Эцэст нь хэлэхэд гэрлийг гэрлээр унтраана гэдэг нь гэрлийн энергийг өөр хэлбэрт хувиргана гэсэн үг биш гэдгийг бид дахин онцолж байна. Механик долгионы хөндлөнгийн нэгэн адил орон зайн өгөгдсөн хэсэгт долгионууд бие биенээ цуцлах нь гэрлийн энерги энд ирэхгүй гэсэн үг юм. Бүрхүүлтэй оптик бүхий линзний ойсон долгионыг сулруулах нь бүх гэрэл линзээр дамждаг гэсэн үг юм.
Өргөдөл
Хоёр монохромат долгионы нэмэлт
Хоёр нэмэхийг илүү нарийвчлан авч үзье гармоник долгионижил давтамж ν хэзээ нэгэн цагт А нэгэн төрлийн орчин, эдгээр долгионы эх үүсвэрийг авч үзвэл С 1 ба С 2 нь цэгээс Азайд тус тус л 1 ба л 2 (Зураг 7).
Хялбар байх үүднээс авч үзэж буй долгионууд нь уртааш эсвэл хөндлөн хавтгай туйлшралтай, далайц нь тэнцүү байна гэж үзье. а 1 ба а 2. Дараа нь \(~x(s,t) = a \cdot \sin (\omega t - k s + \varphi_0)\) -ын дагуу цэг дээрх эдгээр долгионы тэгшитгэлүүд. Ашиг харагдах
\(~x_1(l_1,t) = a_1 \cdot \sin (\omega t - k l_1 + \varphi_(01))\) . (5) \(~x_2(l_2,t) = a_2 \cdot \sin (\omega t - k l_2 + \varphi_(02))\) . (6)
Үүссэн долгионы тэгшитгэл буюу (5), (6) долгионуудын суперпозиция нь тэдгээрийн нийлбэр юм.
\(~x(t) = x_1(l_1,t) + x_2(l_2,t) = a \cdot \sin (\omega t + \varphi)\) , (7)
Түүнчлэн, геометрээс мэдэгдэж буй косинусын теоремыг ашиглан нотлогдсоны дагуу үүссэн хэлбэлзлийн далайцын квадратыг томъёогоор тодорхойлно.
\(~a^2 = a^2_1 + a^2_2 + 2 a_1 a_2 \cos \Delta \varphi\)> , (8)
хаана Δ φ - хэлбэлзлийн фазын зөрүү:
\(~\Дельта \varphi = k(l_1 - l_2) - (\varphi_(01) - \varphi_(02))\) . (9)
(-д зориулсан илэрхийлэл эхний үе шат φ 01 бид их хэмжээний улмаас үүссэн чичиргээг өгөхгүй).
(8)-аас үүсэх хэлбэлзлийн далайц нь тодорхой байна үечилсэн функцЦус харвалтын зөрүү Δ л. Хэрэв долгионы замын ялгаа нь фазын зөрүү Δ байна φ тэнцүү байна
\(~\Дельта \varphi = \pm 2 \pi n ; n = 0, 1, 2, \ldots\) , (10)
дараа нь цэг дээр Аүүссэн долгионы далайц хамгийн их байх болно ( хамгийн дээд нөхцөл), хэрэв
\(~\Дельта \varphi = \pm (2n +1) \pi\) , (11)
дараа нь цэг дээрх далайц Ахамгийн бага ( хамгийн бага нөхцөл).
Энгийнээр тооцвол φ 01 = φ 02 ба а 1 = а 2, мөн \(~k = \dfrac(\omega)(\upsilon) = \dfrac(2 \pi)(\lambda)\, (10) ба (11) нөхцөл болон харгалзах илэрхийлэлүүдийг харгалзан үзнэ. a далайцын хувьд үүнийг дараах хэлбэрээр бичиж болно.
\(~\Дельта l = \pm n \lambda\) ( хамгийн дээд нөхцөл), (12)
тэгээд дараа нь А = а 1 + а 2, ба
\(~\Дельта l = \pm (2n +1) \dfrac(\lambda)(2)\) ( хамгийн бага нөхцөл), (13)
тэгээд дараа нь а = 0.
Уран зохиол
- Мякишев Г.Я. Физик: Оптик. Квантын физик. 11-р анги: Боловсролын. физикийг гүнзгийрүүлэн судлах зорилгоор / Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. – М .: тоодог, 2002. – 464 х.
- Буров Л.И., Стрелченя В.М. Физик А-аас Я хүртэл: оюутнууд, өргөдөл гаргагчид, багш нарт зориулсан. – М.: Парадокс, 2000. – 560 х.
144-р биеийн тамирын заал
Хийсвэр
Гэрлийн хурд.
Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо.
Байнгын долгион.
11-р ангийн сурагч
Сергей Корчагин
Санкт-Петербург 1997 он.
Гэрэл - цахилгаан соронзон долгион.
17-р зуунд гэрлийн хоёр онол гарч ирэв: долгион ба корпускуляр. Корпускуляр 1-ийн онолыг Ньютон, долгионы онолыг Гюйгенс дэвшүүлсэн. Гюйгенсийн санаагаар гэрэл бол бүх орон зайг дүүргэх тусгай орчинд тархдаг долгион юм. Энэ хоёр онол удаан хугацааны туршид зэрэгцэн оршиж байсан. Нэг онол нь аливаа үзэгдлийг тайлбарлаагүй байхад өөр онолоор тайлбарладаг. Жишээлбэл, хурц сүүдэр үүсэхэд хүргэдэг гэрлийн шулуун шугаман тархалтыг долгионы онолын үндсэн дээр тайлбарлах боломжгүй байв. Гэсэн хэдий ч, онд XIX эхэн үезуунд дифракц 2, интерференц 3 зэрэг үзэгдлүүд илэрсэн нь долгионы онол нь корпускулын онолыг ялсан гэсэн санааг төрүүлсэн. 19-р зууны хоёрдугаар хагаст Максвелл гэрэл бол цахилгаан соронзон долгионы онцгой тохиолдол гэдгийг харуулсан. Эдгээр бүтээлүүд нь гэрлийн цахилгаан соронзон онолын үндэс суурь болсон юм. Гэсэн хэдий ч 20-р зууны эхэн үед гэрэл ялгарч, шингээх үед энэ нь бөөмсийн урсгал шиг ажилладаг болохыг олж мэдсэн.
Гэрлийн хурд.
Гэрлийн хурдыг тодорхойлох хэд хэдэн арга байдаг: одон орон судлалын болон лабораторийн аргууд.
Гэрлийн хурдыг анх Данийн эрдэмтэн Рёмер 1676 онд одон орон судлалын аргаар хэмжиж байжээ. Тэрээр Бархасбадийн хамгийн том дагуул Ио үүний сүүдэрт байх цагийг тогтоосон асар том гараг. Манай гараг Бархасбадьтай хамгийн ойр байх үед, мөн бид Бархасбадь гарагаас бага зэрэг (одон орны хэлээр) хол байх үед Рөмер хэмжилт хийсэн. Эхний тохиолдолд дэгдэлтийн хоорондох хугацаа 48 цаг 28 минут байв. Хоёр дахь тохиолдолд хиймэл дагуул 22 минут хоцорч ирсэн. Эндээс өмнөх ажиглалтаас одоогийн ажиглалт хүртэлх зайг туулахын тулд гэрэлд 22 минут шаардлагатай гэсэн дүгнэлт гарсан. Ио-ийн зай болон саатлын хугацааг мэдэж байсан тэрээр гэрлийн хурдыг тооцоолсон бөгөөд энэ нь асар их буюу ойролцоогоор 300,000 км/с 4 болж хувирав.
Гэрлийн хурдыг анх удаа 1849 онд Францын физикч Физо лабораторийн аргаар хэмжиж, гэрлийн хурдыг 313,000 км/с-тэй тэнцэх утгыг олж авчээ.
Орчин үеийн мэдээллээр гэрлийн хурд нь 299,792,458 м/с ±1,2 м/с байна.
Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо.
Гэрлийн долгионы хөндлөнгийн дүр зургийг олж авахад нэлээд хэцүү байдаг. Үүний шалтгаан нь янз бүрийн эх үүсвэрээс ялгарах гэрлийн долгион нь хоорондоо нийцэхгүй байгаа явдал юм. Тэдгээр нь ижил долгионы урттай, орон зайн аль ч цэгт тогтмол фазын зөрүүтэй байх ёстой 5. Гэрлийн шүүлтүүр ашиглан долгионы уртын тэгш байдлыг хангахад хялбар байдаг. Гэхдээ өөр өөр эх үүсвэрийн атомууд бие биенээсээ хамааралгүйгээр гэрэл ялгаруулдаг тул фазын тогтмол зөрүүг бий болгох боломжгүй юм 6 .
Гэсэн хэдий ч гэрлийн хөндлөнгийн оролцоог ажиглаж болно. Жишээлбэл, савангийн хөөс эсвэл усан дээрх керосин эсвэл тосоор хийсэн нимгэн хальсан дээрх солонго. Английн эрдэмтэн Т.Янг анх удаа өнгө нь гаднах гадаргуугаас, нөгөө нь дотроос тусдаг долгионы нэмэлтээр тайлбарладаг гэсэн гайхалтай санааг гаргажээ. Энэ тохиолдолд 7 гэрлийн долгионы хөндлөнгийн оролцоо үүсдэг. Хөндлөнгийн үр дүн нь хальсан дээрх гэрлийн тусгалын өнцөг, түүний зузаан, долгионы уртаас хамаарна.
Байнгын долгион.
Хэрэв та олсны нэг үзүүрийг зөв сонгосон давтамжтайгаар (нөгөө үзүүр нь тогтмол) эргэлдүүлбэл тогтмол төгсгөл рүү тасралтгүй долгион гүйх бөгөөд энэ нь хагас долгионы алдагдлаар тусгагдана. Осол болон туссан долгионы хоорондох хөндлөнгийн оролцоо нь хөдөлгөөнгүй мэт харагдах байнгын долгион үүсгэдэг. Энэ долгионы тогтвортой байдал нь дараахь нөхцлийг хангадаг.
L=nl/2, l=u/n, L=nu/n,
Энд L нь олсны урт; n * 1,2,3 гэх мэт; u нь олсны хурцадмал байдлаас хамаарах долгионы тархалтын хурд юм.
Байнгын долгион нь хэлбэлзэх чадвартай бүх биед өдөөгддөг.
Байнгын долгион үүсэх нь биеийн резонансын буюу байгалийн давтамжид тохиолддог резонансын үзэгдэл юм. Хөндлөнгийн нөлөөлөл арилдаг цэгүүдийг зангилаа гэж нэрлэдэг ба хөндлөнгийн оролцоог сайжруулсан цэгүүдийг антинод гэж нэрлэдэг.
Гэрэл бол цахилгаан соронзон долгион …………………………………..2
Гэрлийн хурд…………………………………………………2
Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо……………………………………………………….3
Байнгын давалгаа ………………………………………………………3
Физик 11 (Г.Я.Мякишев Б.Б.Буховцев)
Физик 10 (Н.М.Шахмаев С.Н.Шахмаев)
Туслах тэмдэглэл болон тестийн даалгавар(Г.Д. Лупов)
1 Латин үгОрос хэл рүү орчуулсан "корпускул" нь "бөөм" гэсэн утгатай.
2 Гэрэл нь саад тотгорыг тойрон эргэлддэг.
3 Гэрлийн туяа давхарлах үед гэрлийн хүч нэмэгдэх, сулрах үзэгдэл.
4 Роемер өөрөө 215,000 км/с хурдыг олж авсан.
5 Ижил урттай, тогтмол фазын зөрүүтэй долгионыг когерент гэнэ.
6 Цорын ганц үл хамаарах зүйл бол квант гэрлийн эх үүсвэр - лазер юм.
7 Хоёр долгион нэмэгдэж, үүний үр дүнд үүссэн гэрлийн чичиргээ цаг хугацааны туршид эрчимжиж эсвэл суларч байгаа нь сансар огторгуйн өөр өөр цэгүүдэд ажиглагддаг.
Гэрлийг цахилгаан соронзон долгион, вакуум дахь тархалтын хурд нь тогтмол, эсвэл тодорхой энерги, импульс, дотоод өнцгийн импульс, тэг масстай бөөмс - фотонуудын урсгал гэж үзэж болно.
Оптикийн хувьд гэрэл нь нэлээд нарийн хүрээний цахилгаан соронзон долгионыг хэлдэг. Ихэнхдээ гэрэл нь зөвхөн харагдахуйц гэрэл төдийгүй түүний зэргэлдээх өргөн хүрээний бүс нутагт ч ойлгогддог. Түүхээс харахад " үл үзэгдэх гэрэл» — хэт ягаан туяа, хэт улаан туяаны гэрэл, радио долгион. Долгионы урт харагдах гэрэл 380-аас 760 нанометрийн хооронд байрладаг.
Гэрлийн нэг шинж чанар нь гэрлийн долгионы давтамжаар тодорхойлогддог өнгө юм. Цагаан гэрэлөөр өөр давтамжтай долгионы холимог юм. Энэ нь өнгөт долгион болгон задарч болох бөгөөд тус бүр нь тодорхой давтамжаар тодорхойлогддог. Ийм долгионыг монохроматик гэж нэрлэдэг.
Гэрлийн хурд
Хамгийн сүүлийн үеийн хэмжилтийн дагуу вакуум дахь гэрлийн хурд
Гэрлийн хурдыг янз бүрийн аргаар хэмжих ил тод бодисуудвакуумтай харьцуулахад үргэлж бага байдгийг харуулсан. Жишээлбэл, усанд гэрлийн хурд 4/3 дахин буурдаг.
Вакуум дахь гэрлийн хурдыг материйн гэрлийн хурдтай харьцуулсан харьцааг нэрлэдэг үнэмлэхүй үзүүлэлтбодисын хугарал.
(25)
Гэрлийн долгион вакуумаас бодис руу шилжих үед давтамж нь тогтмол хэвээр байна (өнгө өөрчлөгддөггүй). Хугарлын илтгэгчтэй орчин дахь долгионы урт nөөрчлөлтүүд:
Цахилгаан соронзон долгион нь орон зай, цаг хугацааны цахилгаан соронзон орны тархалт юм.
Цахилгаан соронзон долгионы үндсэн шинж чанарыг авч үзье.1. Цахилгаан соронзон долгион ялгардаг эргэлзсэнхураамж.
Хурдасгах боломжтой- цахилгаан соронзон долгионы цацрагийн гол нөхцөл.
2. Ийм долгион нь зөвхөн хий, шингэн болон хатуу хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл, гэхдээ бас вакуум орчинд.
3. Цахилгаан соронзон долгион нь хөндлөн.
4. Вакуум дахь цахилгаан соронзон долгионы хурд c = 300,000 км/с.
5. Нэг орчноос нөгөөд шилжих үед долгионы давтамж өөрчлөгдөхгүй.
6. Цахилгаан соронзон долгион болно шингээхбодис. Энэ нь учиртай (25)
бодисын цэнэгтэй хэсгүүдийн энергийн резонансын шингээлт. Хэрэв диэлектрик бөөмсийн хэлбэлзлийн байгалийн давтамж нь цахилгаан соронзон долгионы давтамжаас эрс ялгаатай бол шингээлт нь сул явагддаг бөгөөд орчин нь цахилгаан соронзон долгионд тунгалаг болдог.
7. Хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийг цохиход долгионы нэг хэсэг нь ойж, нэг хэсэг нь өөр орчинд шилжинэ. хугарах.Хэрэв хоёр дахь орчин нь металл бол хоёр дахь орчин руу дамжих долгион хурдан задарч, ба ихэнх ньэнерги нь эхний орчинд тусдаг (металууд нь цахилгаан соронзон долгионы хувьд тунгалаг байдаг).
Цахилгаан соронзон долгион, түүнчлэн механик долгионы хувьд дифракц, интерференц, туйлшрал болон бусад шинж чанарууд хүчинтэй байдаг.
Хүн эргэн тойрон дахь ертөнцийн талаархи ихэнх мэдээллийг харааны эрхтнүүдээр дамжуулан хүлээн авдаг. Гэхдээ нүд нь зөвхөн нэг төрлийн энергийг харах чадвартай байдаг - цахилгаан соронзон, тэр ч байтугай маш нарийн гэрлийн хүрээнд. Тэгэхээр гэрэл гэж юу вэ? Алдартай эх сурвалжууд юу вэ? харагдахуйц цацраг туяахүн хэрэглэдэг үү? Гэрлийн хоёрдмол шинж чанар юу вэ? Мөн түүний гол шинж чанарууд юу вэ? Одоо эдгээр асуултын хариултыг олж мэдье.
Цахилгаан соронзон долгион шиг гэрэл
Гэрэл нь хүний нүд харж чадах цахилгаан соронзон долгион гэж тооцогддог. Үүнийг хийхийн тулд энэ долгионы урт нь 380-400 нм-ээс 760-780 нм хүртэлх хил хязгаараас хэтрэхгүй байх ёстой. 780 нм-ийн дараа хэт улаан туяаны хүрээ эхэлдэг бөгөөд энэ нь хүн дулааныг мэдэрч чаддаг бөгөөд харагдахуйц спектрийн өмнө хэт ягаан туяа ирдэг. Зарим шавж, шувууд үүнийг харж чаддаг бөгөөд хүний арьс идээлэх замаар түүнд хариу үйлдэл үзүүлдэг. Цахилгаан соронзон цацрагийн харагдах хүрээ нь өөрөө сегментүүдэд хуваагддаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүрийг хүн тодорхой өнгөт гэрэл гэж ойлгодог. Жишээлбэл, ягаан нь 380-440 нм, ногоон нь 500-565 нм, улаан нь 625-740 нм долгионы урттай тохирдог. Нийтдээ харагдахуйц спектрийн 7 үндсэн өнгө байдаг бөгөөд тэдгээр нь солонгыг харахад ажиглагддаг. Гэхдээ цагаан гэрэл бол спектрийн бүх өнгөний холимог юм.
Гэрлийн эх үүсвэрүүд
Гэрлийн эх үүсвэр нь тодорхой температурт халсан эсвэл өдөөгдсөн бодис юм. Нар, бусад одод, зарим халсан гаригууд, сүүлт од болон бусад селестиел биетүүдээс дэлхий рүү гэрэл ирдэг. Манай гариг дээр гэрлийн эх үүсвэр нь гал байж болно - гал, лааны дөл, бамбар эсвэл тосон чийдэн, түүнчлэн халсан бодис. Хүн зохион бүтээсэн ба хиймэл эх сурвалжуудхарагдахуйц цацраг, ялангуяа цахилгаан гүйдлээр халсан вольфрамын утаснаас гэрэл ялгардаг улайсдаг чийдэн, флюресцент чийдэн, фосфорын давхарга нь гэрэлтдэг, колбыг дүүргэх хийн цахилгаан ялгаралтаар өдөөгддөг, галоген чийдэн, мөнгөн усны чийдэн болон бусад.
Гэрлийн шинж чанарууд
Тусгал
Харагдах цахилгаан соронзон цацрагвакуум, нэгэн төрлийн тунгалаг орчинд 300,000 км/с орчим хурдтай шулуун шугамаар тархдаг. Үүний зэрэгцээ гэрэл нь бусад олон шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, гэрэл нь тунгалаг бус гадаргуугаас тусах, тусах өнцөг өнцөгтэй тэнцүүтусгал. Үүний үр дүнд объектуудаас туссан гэрлийг нүдээр хүлээн авч, эдгээр объектуудыг харах боломжийг олгодог. Сар болон зарим гаригууд гэрлийн эх үүсвэр биш, гэхдээ бид эдгээрийг хардаг гэдгийг анхаарна уу селестиел биетүүднарны цацрагийг тусгана.
Хугарал
Өөр өөр оптик нягтралтай хоёр зөөвөрлөгчийн хооронд өнгөрөхөд гэрэл хугарах чадвартай. Жишээлбэл, цацраг нь агаараас ус руу дамжих үед өөр өөр байдаг оптик нягтралЭдгээр зөөвөрлөгч нь гэрлийн хөдөлгөөний хурд, чиглэлийг өөрчилдөг. Ийм учраас аягатай усанд хийсэн халбага бага зэрэг хугарсан мэт, нуурын ёроолд байгаа хайрга чулуунууд нь жинхэнээсээ илүү ойрхон мэт санагддаг.
Интерференц ба дифракци
Гэрлийн долгионы шинж чанар нь интерференц, дифракц зэрэг шинж чанараараа илэрдэг. Эхний шинж чанар нь параметрүүд нь хэд хэдэн долгионы үр дүнд бий болсон долгионыг нэгтгэх чадвар юм өөр өөр цэгүүдмэдэгдэхүйц нэмэгдэх эсвэл буурах. Гэрлийн хөндлөнгийн үр дүнг солонгын хээгээр тоглох хэлбэрээр ажиглаж болно савангийн хөөс, газрын тосны толбо эсвэл шавьжны далавч. Мөн дифракц гэдэг нь гэрлийн долгион нь саадыг тойрон нугалж, түүний геометрийн сүүдрийн бүсэд унах чадвар, жишээлбэл, солонгын үүл хэлбэрээр усны дусал дээр гэрэл цацрах явдал юм.
Бөөмийн урсгал мэт гэрэл
Үүний зэрэгцээ гэрэл нь зөвхөн биш юм долгионы шинж чанар, зарим тохиолдолд бөөмсийн урсгал шиг ажилладаг - фотон. Ялангуяа тухайн бодис дээр туссан гэрэл түүнээс электронуудыг гаргаж авах фотоэлектрик эффектийн үзэгдлийн хуулиудыг зөвхөн цахилгаан соронзон цацрагийг илэрхийлдэг гэрлийн корпускуляр онолын үүднээс л тайлбарлаж болно. фотоны урсгал. Гэсэн хэдий ч долгион ба фотоны онолГэрэл нь хоорондоо зөрчилддөггүй, харин бие биенээ нөхдөг. Шинжлэх ухааны нийгэмлэгт тэд гэрлийн долгион ба бөөмсийн хоёрдмол байдлын тухай ярьдаг бөгөөд энэ нь гэрэл гэж юу болохыг тайлбарлаж, түүний шинж чанарыг долгион ба бөөмсийн урсгалын шинж чанарыг илтгэдэг.
Гэрэл бол цахилгаан соронзон долгион юм. 17-р зууны төгсгөлд хоёр шинжлэх ухааны таамаглалгэрлийн мөн чанарын тухай - корпускулярТэгээд долгион. Корпускулярын онолын дагуу гэрэл нь асар хурдтай нисдэг жижиг гэрлийн хэсгүүдийн (корпускулуудын) урсгал юм. Ньютон гэрлийн биетүүдийн хөдөлгөөн нь механикийн хуулиудад захирагддаг гэж үздэг. Тиймээс гэрлийн тусгалыг онгоцноос уян харимхай бөмбөлгийн тусгалтай төстэй гэж ойлгосон. Гэрлийн хугарлыг нэг орчноос нөгөөд шилжих үед бөөмсийн хурд өөрчлөгдсөнөөр тайлбарлав. Долгионы онол нь гэрлийг механик долгионтой төстэй долгионы процесс гэж үзсэн. дагуу орчин үеийн санаанууд, гэрэл нь хоёрдмол шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл. энэ нь корпускуляр болон долгионы шинж чанараараа нэгэн зэрэг тодорхойлогддог. Интерференц, дифракц зэрэг үзэгдлүүдэд гэрлийн долгионы шинж чанар, фотоэлектрик эффектийн үзэгдэлд корпускулын шинж чанар нь нэн тэргүүнд гардаг. Оптикийн хувьд гэрэл нь нэлээд нарийн хүрээний цахилгаан соронзон долгионыг хэлдэг. Ихэнхдээ гэрлийг зөвхөн харагдахуйц гэрэл төдийгүй түүний зэргэлдээх өргөн хүрээний бүс нутагт ойлгодог. Түүхэнд "үл үзэгдэх гэрэл" гэсэн нэр томъёо гарч ирсэн - хэт ягаан туяа, хэт улаан туяа, радио долгион. Үзэгдэх гэрлийн долгионы урт нь 380-760 нанометрийн хооронд хэлбэлздэг. Гэрлийн шинж чанаруудын нэг нь гэрлийн шинж чанар юм өнгө, энэ нь гэрлийн долгионы давтамжаар тодорхойлогддог. Цагаан гэрэл нь янз бүрийн давтамжийн долгионы холимог юм. Энэ нь өнгөт долгион болгон задарч болох бөгөөд тус бүр нь тодорхой давтамжаар тодорхойлогддог. Ийм долгионыг нэрлэдэг монохромат.Хамгийн сүүлийн үеийн хэмжилтийн дагуу вакуум дахь гэрлийн хурдыг вакуум дахь гэрлийн хурдтай харьцуулсан харьцаа гэж нэрлэдэг үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчбодисууд.
Гэрлийн долгион вакуумаас бодис руу шилжих үед давтамж нь тогтмол хэвээр байна (өнгө өөрчлөгддөггүй). Хугарлын илтгэгчтэй орчин дахь долгионы урт nөөрчлөлтүүд:
Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо- Юнгигийн туршлага. Бараг монохромат гэрлийг үүсгэдэг гэрлийн шүүлтүүр бүхий гэрлийн чийдэнгийн гэрэл нь хоёр нарийн, зэргэлдээ ангархайгаар дамждаг бөгөөд ард нь дэлгэц суурилуулсан байдаг. Дэлгэц дээр цайвар ба бараан судалтай систем - хөндлөнгийн зурвасууд ажиглагдах болно. IN энэ тохиолдолдНэг гэрлийн долгион хоёр хуваагдаж, өөр өөр завсраас гарч ирдэг. Эдгээр хоёр долгион нь хоорондоо уялдаатай бөгөөд бие биендээ наалдсан үед харгалзах өнгөний бараан, цайвар судал хэлбэрээр гэрлийн эрчмийн максимум ба минимумын системийг өгдөг.
Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо- хамгийн их ба хамгийн бага нөхцөл. Хамгийн их нөхцөл: Хэрэв долгионы зам дахь оптик ялгаа нь тэгш тооны хагас долгион эсвэл бүхэл тооны долгионыг агуулж байвал дэлгэцийн өгөгдсөн цэг дээр гэрлийн эрчим (макс) нэмэгдэх нь ажиглагдана. , нэмэгдсэн долгионы фазын зөрүү хаана байна. Хамгийн бага нөхцөл:Хэрэв оптик долгионы замын зөрүү таарч байвал сондгой тоохагас долгион, дараа нь цэг дээр хамгийн бага байдаг.
