მოდით, რაღაც მომენტში სივრცეში O ტალღა იყოფა ორ თანმიმდევრულ. ერთი მათგანი გადის გზას S 1 გარემოში გარდატეხის ინდექსით n 1, ხოლო მეორე - გზა S 2 გარემოში n 2 ინდექსით, რის შემდეგაც ტალღები თავსდება P წერტილში. თუ მოცემულ დროს ტტალღის ფაზები O წერტილში იგივეა და ტოლია j 1 =j 2 =w ტ, მაშინ P წერტილში ტალღების ფაზები შესაბამისად თანაბარი იქნება

სადაც v1და v2- ფაზის სიჩქარე მედიაში. ფაზური სხვაობა δ P წერტილში ტოლი იქნება

სადაც ვ 1 =გ/ნ 1 , ვ 2 =გ/ნ 2. ამ რაოდენობების ჩანაცვლებით (2) მივიღებთ

ვინაიდან , სადაც l 0 არის სინათლის ტალღის სიგრძე ვაკუუმში, მაშინ

ოპტიკური ბილიკის სიგრძე Lამ გარემოში ეწოდება მანძილის ნამრავლი ს, მოძრაობს სინათლე გარემოში, გარემოს აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსით ნ:

L = S n.

ამრიგად, (3)-დან გამომდინარეობს, რომ ფაზის ცვლილება განისაზღვრება არა მხოლოდ მანძილით სდა ოპტიკური ბილიკის სიგრძე ლამ გარემოში. თუ ტალღა გადის რამდენიმე მედიაში, მაშინ L=Σn i S i. თუ გარემო ოპტიკურად არაერთგვაროვანია (n≠const), მაშინ .

δ-ის მნიშვნელობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:

სადაც L1და L2არის ოპტიკური ბილიკის სიგრძე შესაბამის მედიაში.

მნიშვნელობა უდრის განსხვავებას ორი ტალღის ოპტიკურ ბილიკის სიგრძეებს შორის Δ opt = L 2 - L 1

დაურეკა ოპტიკური ბილიკის განსხვავება. მაშინ δ-სთვის გვაქვს:

ორი ჩარევის ტალღის ოპტიკური ბილიკის სიგრძის შედარება შესაძლებელს ხდის მათი ჩარევის შედეგის პროგნოზირებას. იმ პუნქტებზე, რისთვისაც

შეინიშნება სიმაღლეები(ოპტიკური ბილიკის სხვაობა უდრის ვაკუუმში ტალღის სიგრძის მთელ რიცხვს). მაქსიმალური შეკვეთა მგვიჩვენებს, თუ რამდენი ტალღის სიგრძეა ვაკუუმში, ჩარევის ტალღების ოპტიკური ბილიკის სხვაობა. თუ ქულების პირობა დაკმაყოფილებულია

სინათლის ბუნების ჩამოყალიბებამდეც კი შემდეგი გეომეტრიული ოპტიკის კანონები(შუქის ბუნების საკითხი არ განიხილებოდა).

• 1. სინათლის სხივების დამოუკიდებლობის კანონი: ერთი სხივის მიერ წარმოქმნილი ეფექტი არ არის დამოკიდებული იმაზე, მოქმედებენ თუ არა სხვა სხივები ერთდროულად თუ აღმოიფხვრება.
• 2. სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონი: სინათლე ერთგვაროვან გამჭვირვალე გარემოში ვრცელდება სწორი ხაზით.

ბრინჯი. 21.1.

• 3. სინათლის არეკვლის კანონი: არეკლილი სხივი დევს იმავე სიბრტყეში, სადაც დაცემის სხივი და პერპენდიკულარია, რომელიც შედგენილია ორ მედიას შორის დაცემის წერტილში; არეკვლის კუთხე /| "ტოლია დაცემის კუთხის /, (ნახ. 21.1): მე[ = მე x .
• 4. სინათლის გარდატეხის კანონი (სნელის კანონი, 1621): შემხვედრი სხივი, გარდატეხილი სხივი და პერპენდიკულარული

ორ მედიასაშუალებას შორის, დახატული სხივის დაცემის წერტილში, მდებარეობს იმავე სიბრტყეში; როდესაც სინათლის გარდატეხა ხდება ორ იზოტროპულ მედიას შორის რეფრაქციული მაჩვენებლების ინტერფეისზე n xდა გვ 2მდგომარეობა

სულ შიდა ასახვა- ეს არის სინათლის სხივის ანარეკლი ორ გამჭვირვალე მედიას შორის ინტერფეისიდან მისი დაცემის შემთხვევაში ოპტიკურად უფრო მკვრივი გარემოდან ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივ გარემოში კუთხით /, > / pr, რისთვისაც ტოლია

სადაც « 21 - ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსი (შემთხვევა l, > პ 2).

დაცემის უმცირეს კუთხეს / pr, რომლის დროსაც მთელი შუქი მთლიანად აისახება საშუალო /, ეწოდება შემზღუდავი კუთხესრული ანარეკლი.

მთლიანი ასახვის ფენომენი გამოიყენება სინათლის სახელმძღვანელოებში და მთლიანი ასახვის პრიზმებში (მაგალითად, ბინოკლებში).

ოპტიკური ბილიკის სიგრძელწერტილებს შორის ლი ვგამჭვირვალე გარემო არის მანძილი, რომელზედაც სინათლე (ოპტიკური გამოსხივება) გავრცელდება ვაკუუმში იმავე დროს, საიდანაც მას სჭირდება გადაადგილება. მაგრამადრე ATგარემოში. ვინაიდან სინათლის სიჩქარე ნებისმიერ გარემოში ნაკლებია მის სიჩქარეზე ვაკუუმში, მაშინ ლყოველთვის აღემატება რეალურ გავლილ მანძილს. ჰეტეროგენულ გარემოში

სადაც პარის საშუალების რეფრაქციული მაჩვენებელი; დსარის სხივების ტრაექტორიის უსასრულო ელემენტი.

ერთგვაროვან გარემოში, სადაც სინათლის ბილიკის გეომეტრიული სიგრძე უდრის ს,ოპტიკური ბილიკის სიგრძე განისაზღვრება როგორც

ბრინჯი. 21.2.ტავოქრონული სინათლის ბილიკების მაგალითი (SMNS" > SABS")

გეომეტრიული ოპტიკის ბოლო სამი კანონის მიღება შესაძლებელია ფერმას პრინციპი(დაახლოებით 1660): ნებისმიერ გარემოში, სინათლე მოძრაობს იმ გზაზე, რომელსაც ყველაზე მცირე დრო სჭირდება. იმ შემთხვევაში, როდესაც ეს დრო ყველა შესაძლო ბილიკისთვის ერთნაირია, ყველა სინათლის ბილიკი ორ წერტილს შორის ეწოდება ტავტოქრონი(სურ. 21.2).

ტავქრონიზმის მდგომარეობა კმაყოფილია, მაგალითად, სხივების ყველა ბილიკით, რომელიც გადის ობიექტივში და იძლევა გამოსახულებას. S"სინათლის წყარო ს.სინათლე ერთსა და იმავე დროს ვრცელდება არათანაბარი გეომეტრიული სიგრძის ბილიკებზე (სურ. 21.2). ზუსტად ის, რაც გამოიყოფა წერტილიდან სსხივები ერთდროულად და უმოკლეს დროში გროვდება წერტილში S",საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ წყაროს სურათი ს.

ოპტიკური სისტემებიარის ოპტიკური ნაწილების ერთობლიობა (ლინზები, პრიზმები, სიბრტყე-პარალელური ფირფიტები, სარკეები და ა.შ.), რომლებიც გაერთიანებულია ოპტიკური გამოსახულების მისაღებად ან სინათლის წყაროდან მომდინარე სინათლის ნაკადის გადასაყვანად.

არსებობს შემდეგი ოპტიკური სისტემების ტიპებიობიექტის პოზიციიდან და მისი გამოსახულების მიხედვით: მიკროსკოპი (ობიექტი მდებარეობს სასრულ მანძილზე, გამოსახულება არის უსასრულობაში), ტელესკოპი (ობიექტიც და მისი გამოსახულებაც უსასრულობაშია), ობიექტივი (ობიექტი მდებარეობს). უსასრულობაში და გამოსახულება სასრულ მანძილზეა), პროექციის სისტემა (ობიექტი და მისი გამოსახულება განლაგებულია ოპტიკური სისტემიდან სასრულ მანძილზე). ოპტიკური სისტემები გამოიყენება ტექნოლოგიურ აღჭურვილობაში ოპტიკური ადგილმდებარეობისთვის, ოპტიკური კომუნიკაციისთვის და ა.შ.

ოპტიკური მიკროსკოპებისაშუალებას გაძლევთ შეამოწმოთ ობიექტები, რომელთა ზომები ნაკლებია თვალის მინიმალურ გარჩევადობაზე 0.1 მმ. მიკროსკოპების გამოყენება შესაძლებელს ხდის განასხვავოს სტრუქტურებს შორის მანძილი ელემენტებს შორის 0,2 მკმ-მდე. გადასაჭრელი ამოცანების მიხედვით, მიკროსკოპები შეიძლება იყოს საგანმანათლებლო, კვლევითი, უნივერსალური და ა.შ. მაგალითად, როგორც წესი, ლითონის ნიმუშების მეტალოგრაფიული კვლევები იწყება სინათლის მიკროსკოპის მეთოდით (სურ. 21.3). შენადნობის წარმოდგენილ ტიპურ მიკროგრაფზე (ნახ. 21.3, ა)ჩანს, რომ ალუმინის-სპილენძის შენადნობის ფოლგის ზედაპირი არის

ბრინჯი. 21.3.ა- Al-0.5 at.% Cu შენადნობის ფოლგის ზედაპირის მარცვლოვანი სტრუქტურა (Shepelevich et al., 1999); ბ- განივი კვეთა ფოლგის სისქეში Al-3.0 at.% Cu შენადნობის (Shepelevich et al., 1999) (გლუვი მხარე - ფოლგის მხარე, რომელიც კონტაქტშია სუბსტრატთან გამაგრების დროს) უჭირავს უბნებს უფრო მცირე და უფრო დიდი მარცვლები (იხ. ქვეთემა 30.1). ნიმუშების სისქის ჯვრის მონაკვეთის მიკროსექციური სტრუქტურის ანალიზი აჩვენებს, რომ ალუმინის-სპილენძის სისტემის შენადნობების მიკროსტრუქტურა იცვლება ფოლგის სისქის გასწვრივ (ნახ. 21.3, ბ).

საგამოცდო კითხვების მინიმალური სია ფიზიკაში (განყოფილება „ოპტიკა, ატომური და ბირთვული ფიზიკის ელემენტები“) კორესპონდენციური სტუდენტებისთვის

1. სინათლის გამოსხივება და მისი მახასიათებლები

სინათლე არის ორმაგი ბუნების მატერიალური ობიექტი (ნაწილაკ-ტალღური დუალიზმი). ზოგიერთ ფენომენში სინათლე ასე იქცევა ელექტრომაგნიტური ტალღა(კოსმოსში გავრცელებული ელექტრული და მაგნიტური ველების რხევების პროცესი), სხვებში - როგორც სპეციალური ნაწილაკების ნაკადი - ფოტონები ან სინათლის კვანტები.

ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ელექტრული ველის სიძლიერის E, მაგნიტური ველის H და ტალღის გავრცელების სიჩქარის ვექტორები ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და ქმნიან მარჯვენა სისტემას.

ვექტორები E და H რხევა იმავე ფაზაში. შემდეგი პირობა დაკმაყოფილებულია ტალღისთვის:

როდესაც სინათლის ტალღა ურთიერთქმედებს მატერიასთან, ტალღის ელექტრული კომპონენტი თამაშობს უდიდეს როლს (მაგნიტური კომპონენტი არამაგნიტურ მედიაში ნაკლებად მოქმედებს), ამიტომ ვექტორს E (ტალღის ელექტრული ველის სიძლიერე) ე.წ. სინათლის ვექტორიხოლო მისი ამპლიტუდა აღინიშნება A-ით.

სინათლის ტალღის ენერგიის გადაცემის მახასიათებელია ინტენსივობა I - ეს არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გადადის ერთეულ დროში სინათლის ტალღის მიერ ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარული ფართობის ერთეულით. ხაზს, რომლის გასწვრივაც ტალღის ენერგია ვრცელდება, სხივი ეწოდება.

2. სიბრტყე ტალღის ანარეკლი და გარდატეხა 2 დიელექტრიკის საზღვარზე. სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონები.

სინათლის არეკვლის კანონი: ინციდენტური სხივი, ასახული სხივი და ნორმალური ინტერფეისისთვის

ინციდენტის ადგილზე მედია ერთსა და იმავე სიბრტყეშია. დაცემის კუთხე ტოლია არეკვლის კუთხის (α =β ). უფრო მეტიც, ინციდენტი და არეკლილი სხივები ნორმალურის საპირისპირო მხარეს დევს.

სინათლის გარდატეხის კანონი: დაცემის სხივი, გარდატეხილი სხივი და ნორმალური შუამავლებს შორის დაცემის წერტილში ერთსა და იმავე სიბრტყეშია. დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდება გარდატეხის კუთხის სინუსთან არის მუდმივი მნიშვნელობა ამ ორი მედიისთვის და ეწოდება ფარდობითი გარდატეხის ინდექსი ან მეორე გარემოს გარდატეხის ინდექსი პირველთან შედარებით.

sinα / sinγ = n21 = n2 / n1

სადაც n 21 არის მეორე გარემოს ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსი პირველთან შედარებით,

n 1, n 2 - აბსოლუტური რეფრაქციული მაჩვენებლებიპირველი და მეორე მედია (ანუ მედიის რეფრაქციული ინდექსები ვაკუუმთან მიმართებაში).

უფრო მაღალი რეფრაქციული ინდექსის მქონე გარემოს ეწოდება ოპტიკურად უფრო მკვრივი. როდესაც სხივი ეცემა ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივი გარემოდან ოპტიკურად უფრო მკვრივ გარემოში (n2 > n1 )

დაცემის კუთხე აღემატება გარდატეხის კუთხეს α>γ (როგორც ფიგურაში).

როცა სხივი ეცემაოპტიკურად უფრო მკვრივიდან ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივ გარემომდე (n 1 > n 2 ) დაცემის კუთხე ნაკლებია გარდატეხის α კუთხეზე< γ . დაცემის რაღაც კუთხით

რეფრაქციული სხივი სრიალებს ზედაპირზე (γ = 90o). ამ კუთხით მეტი კუთხისთვის, შემხვედრი სხივი მთლიანად აისახება ზედაპირიდან ( მთლიანი შიდა ასახვის ფენომენი).

ფარდობითი მაჩვენებელი n21							და n1 და n2 მედიის აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსები შეიძლება იყოს
ასევე გამოხატავს მედიაში სინათლის სიჩქარით
n 21 =				n 1 =						სადაც c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში.

3. თანმიმდევრულობა. სინათლის ტალღების ჩარევა. ჩარევის ნიმუში ორი წყაროდან.

თანმიმდევრულობა არის ორი ან მეტი რხევითი პროცესის კოორდინირებული შეღწევა. თანმიმდევრული ტალღები, როდესაც დაემატება, ქმნის ჩარევის ნიმუშს. ჩარევა არის თანმიმდევრული ტალღების დამატების პროცესი, რომელიც შედგება სინათლის ტალღის ენერგიის გადანაწილებაში სივრცეში, რომელიც შეინიშნება მუქი და მსუბუქი ზოლების სახით.

ცხოვრებაში ჩარევაზე დაკვირვების არარსებობის მიზეზი ბუნებრივი სინათლის წყაროების არათანმიმდევრულობაა. ასეთი წყაროების გამოსხივება წარმოიქმნება ცალკეული ატომების გამოსხივების კომბინაციით, რომელთაგან თითოეული ასხივებს ჰარმონიული ტალღის "ნაწილს", რომელსაც მატარებელი ეწოდება, ~ 10-8 წმ.

თანმიმდევრული ტალღების მიღება შესაძლებელია რეალური წყაროებიდან, ერთი წყაროს ტალღის გაზიარებაორ ან მეტს, შემდეგ, რაც მათ საშუალებას აძლევს გაიარონ სხვადასხვა ოპტიკური ბილიკები, გააერთიანეთ ისინი ეკრანის ერთ წერტილში. ამის მაგალითია იუნგის ექსპერიმენტი.

სინათლის ტალღის ოპტიკური ბილიკის სიგრძე

L = n l,

სადაც l არის სინათლის ტალღის გეომეტრიული ბილიკის სიგრძე n-ის გარდატეხის ინდექსის მქონე გარემოში.

ორი სინათლის ტალღის ოპტიკური ბილიკის განსხვავება

∆ = L 1 − L 2 .

ჩარევის დროს სინათლის (მაქსიმების) გაძლიერების მდგომარეობა

∆ = ± k λ , სადაც k=0, 1, 2, 3, λ არის სინათლის ტალღის სიგრძე.

სინათლის შესუსტების მდგომარეობა (მინიმუმი)

∆ = ± (2 k + 1 ) λ 2 , სადაც k=0, 1, 2, 3 ……

მანძილი ორ ზღვარს შორის, რომლებიც წარმოიქმნება ორი თანმიმდევრული სინათლის წყაროს მიერ ორი თანმიმდევრული სინათლის წყაროს პარალელურ ეკრანზე

∆y = d L λ ,

სადაც L არის მანძილი სინათლის წყაროებიდან ეკრანამდე, d არის მანძილი წყაროებს შორის

(დ<

4. ჩარევა თხელ ფილმებში. თანაბარი სისქის ზოლები, თანაბარი დახრილობა, ნიუტონის რგოლები.

მსუბუქი ტალღების ოპტიკური ბილიკის განსხვავება, რომელიც წარმოიქმნება თხელი ფირის მონოქრომატული სინათლის არეკვით

∆ = 2 d n 2 −sin 2 i ± λ 2 ან ∆ = 2 dn cos r ± λ 2

სადაც d არის ფირის სისქე; n არის ფილმის რეფრაქციული მაჩვენებელი; i - დაცემის კუთხე; r არის ფილმის სინათლის გარდატეხის კუთხე.

თუ დავაფიქსირებთ i დაცემის კუთხეს და ავიღებთ ცვლადი სისქის ფილას, მაშინ d სისქის გარკვეული მონაკვეთებისთვის, ჩარევის ზღურბლები ტოლია

სისქე. ამ ზოლების მიღება შესაძლებელია სინათლის პარალელური სხივის სხვადასხვა ადგილას სხვადასხვა სისქის ფირფიტაზე გადატანით.

თუ სხივების განსხვავებული სხივი მიმართულია სიბრტყის პარალელურ ფირფიტაზე (d \u003d const) (ანუ სხივი, რომელიც უზრუნველყოფს დაცემის სხვადასხვა კუთხეს i), მაშინ როდესაც სხივები ზედმიწევნით ეცემა გარკვეულ იდენტურ კუთხით, ჩარევის ზღურბლები იქნება. დაფიქსირდა, რომლებიც ე.წ თანაბარი დახრილობის ზოლები

თანაბარი სისქის ზოლების კლასიკური მაგალითია ნიუტონის რგოლები. ისინი წარმოიქმნება, თუ სინათლის მონოქრომატული სხივი მიმართულია პლანო-ამოზნექილ ლინზაზე, რომელიც დევს შუშის ფირფიტაზე. ნიუტონის რგოლები არის ინტერფერენციული კიდეები ლინზებსა და ფირფიტას შორის ჰაერის უფსკრულის თანაბარი სისქის მქონე რეგიონებიდან.

ნიუტონის კაშკაშა რგოლების რადიუსი არეკლილი სინათლეში

სადაც k =1, 2, 3 …… - ბეჭდის ნომერი; R არის გამრუდების რადიუსი. ნიუტონის მუქი რგოლების რადიუსი არეკლილი სინათლეში

r k = kR λ, სადაც k =0, 1, 2, 3 …….

5. ოპტიკის განმანათლებლობა

ოპტიკის განათება - მდგომარეობს იმაში, რომ თხელი გამჭვირვალე ფილმი გამოიყენება შუშის ნაწილის ზედაპირზე, რომელიც ჩარევის გამო გამორიცხავს ინციდენტის სინათლის არეკვლას, რითაც იზრდება მოწყობილობის დიაფრაგმის თანაფარდობა. რეფრაქციული ინდექსი

ანტირეფლექსური ფილმის n უნდა იყოს მინის ნაწილის გარდატეხის მაჩვენებელზე ნაკლები

n დაახლოებით. ამ ანტირეფლექსური ფილმის სისქე ვლინდება ფორმულით ჩარევის დროს სინათლის შესუსტების მდგომარეობიდან

dmin = 4λn

6. სინათლის დიფრაქცია. ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი. ფრენელის დიფრაქცია. ფრენელის ზონის მეთოდი. ფრენელის ზონების ვექტორული დიაგრამა. ფრენელის დიფრაქცია უმარტივეს დაბრკოლებებზე (მრგვალი ხვრელი).

სინათლის დიფრაქცია არის ფენომენების ერთობლიობა, რომელიც შედგება მანათობელი ნაკადის გადანაწილებაში მკვეთრი არაჰომოგენურობის მქონე მედიაში სინათლის ტალღის გავლის დროს. ვიწრო გაგებით, დიფრაქცია არის დაბრკოლებების დამრგვალება ტალღებით. სინათლის დიფრაქცია იწვევს გეომეტრიული ოპტიკის კანონების დარღვევას, კერძოდ, სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონებს.

არ არსებობს ფუნდამენტური განსხვავება დიფრაქციასა და ჩარევას შორის, რადგან ორივე ფენომენი იწვევს სინათლის ტალღის ენერგიის გადანაწილებას სივრცეში.

არსებობს ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია და ფრენელის დიფრაქცია.

ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია- დიფრაქცია პარალელურ სხივებში. იგი შეინიშნება, როდესაც ეკრანი ან ხედვა მდებარეობს დაბრკოლებისგან შორს.

ფრენელის დიფრაქციაარის დიფრაქცია კონვერტაციულ სხივებში. დაკვირვება დაბრკოლებიდან ახლო მანძილზე.

თვისობრივად ახსნილია დიფრაქციის ფენომენი ჰიუგენსის პრინციპი: ტალღის ფრონტის თითოეული წერტილი ხდება მეორადი სფერული ტალღების წყარო, ხოლო ახალი ტალღის ფრონტი არის ამ მეორადი ტალღების გარსი.

ფრენელმა შეავსო ჰაიგენსის პრინციპი ამ მეორადი ტალღების თანმიმდევრულობისა და ჩარევის იდეით, რამაც შესაძლებელი გახადა ტალღის ინტენსივობის გამოთვლა სხვადასხვა მიმართულებით.

პრინციპი ჰიუგენს-ფრენელი: ტალღის ფრონტის თითოეული წერტილი ხდება თანმიმდევრული მეორადი სფერული ტალღების წყარო და ამ ტალღების ჩარევის შედეგად წარმოიქმნება ახალი ტალღის ფრონტი.

ფრენელმა შესთავაზა სიმეტრიული ტალღის ზედაპირების დაყოფა სპეციალურ ზონებად, რომელთა საზღვრებიდან დაკვირვების წერტილამდე მანძილი განსხვავდება λ/2-ით. მეზობელი ზონები მოქმედებენ ანტიფაზაში, ე.ი. დაკვირვების წერტილში მეზობელი ზონების მიერ შექმნილი ამპლიტუდები გამოკლებულია. სინათლის ტალღის ამპლიტუდის საპოვნელად ფრენელის ზონების მეთოდში გამოიყენება ამ წერტილში შექმნილი ამპლიტუდების ალგებრული დამატება ფრენელის ზონებით.

სფერული ტალღის ზედაპირის m-th რგოლისებრი ფრესნელის ზონის გარე საზღვრის რადიუსი

r m = m a ab + b λ,

სადაც a არის მანძილი სინათლის წყაროდან ტალღის ზედაპირამდე, b არის მანძილი ტალღის ზედაპირიდან დაკვირვების წერტილამდე.

ფრენელის ზონების ვექტორული დიაგრამაარის სპირალი. ვექტორული დიაგრამის გამოყენებით აადვილებს მიღებული რხევის ამპლიტუდის პოვნას

A ტალღის ელექტრული ველის სიძლიერე (და, შესაბამისად, ინტენსივობა I ~ A 2) დიფრაქციის ნიმუშის ცენტრში სინათლის ტალღის დიფრაქციის დროს სხვადასხვა დაბრკოლებებით. მიღებული ვექტორი A ფრენელის ყველა ზონიდან არის ვექტორი, რომელიც აკავშირებს სპირალის დასაწყისსა და დასასრულს.

მრგვალ ხვრელზე ფრენელის დიფრაქციით, მუქი ლაქა (ინტენსივობის მინიმალური) შეინიშნება დიფრაქციული ნიმუშის ცენტრში, თუ ლუწი რაოდენობის ფრესნელის ზონა ჯდება ხვრელში. მაქსიმალური (ნათელი ლაქა) შეინიშნება, თუ კენტი რაოდენობის ზონები ჯდება ხვრელში.

7. ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია ჭრილით.

სხივის გადახრის კუთხე ϕ (დიფრაქციული კუთხე), რომელიც შეესაბამება მაქსიმუმს (მსუბუქი ზოლი) ერთ ვიწრო ჭრილზე დიფრაქციის დროს, განისაზღვრება პირობით.

b sin ϕ = (2 k + 1) λ 2, სადაც k= 1, 2, 3,...,

სხივების გადახრის კუთხე ϕ, რომელიც შეესაბამება მინიმალურს (მუქი ზოლს) ვიწრო ჭრილით დიფრაქციის დროს, განისაზღვრება მდგომარეობიდან

b sin ϕ = k λ , სადაც k= 1, 2, 3,...,

სადაც b არის ჭრილის სიგანე; k - მაქსიმუმის სერიული ნომერი.

I ინტენსივობის დამოკიდებულებას დიფრაქციის კუთხეზე ϕ ჭრილისთვის აქვს ფორმა

8. ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია დიფრაქციულ ბადეზე.

ერთგანზომილებიანი დიფრაქციული ბადეარის პერიოდულად მოწყობილი გამჭვირვალე და გაუმჭვირვალე უბნების სისტემა სინათლისთვის.

გამჭვირვალე ფართობი არის სიგანის ნაპრალები b. გაუმჭვირვალე უბნები არის ჭრილები სიგანით a . მნიშვნელობა a + b \u003d d ეწოდება დიფრაქციული ბადეების პერიოდს (მუდმივობას). დიფრაქციული ბადე არღვევს მასზე მოხვედრილ სინათლის ტალღას N თანმიმდევრულ ტალღებად (N არის ბადეში სამიზნეების საერთო რაოდენობა). დიფრაქციის ნიმუში არის დიფრაქციული შაბლონების სუპერპოზიციის შედეგი ყველა ცალკეული ჭრილიდან.

AT შეინიშნება მიმართულებები, რომლებშიც სლოტებიდან ტალღები ერთმანეთს აძლიერებენძირითადი სიმაღლეები.

AT მიმართულებები, რომლებშიც არცერთი ჭრილი არ აგზავნის სინათლეს (ნაპრალებისთვის დაფიქსირდა მინიმალური) აბსოლუტური მინიმუმები იქმნება.

AT მიმართულებები, სადაც ტალღები მეზობელი ჭრილებიდან "ჩაქრება" ერთმანეთს, არის

მეორადი დაბალი.

მეორად მინიმუმებს შორის არის სუსტი მეორადი სიმაღლეები.

I ინტენსივობის დამოკიდებულებას დიფრაქციის კუთხეზე ϕ დიფრაქციის ბადეზე აქვს ფორმა

− 7ლ

− 5 λ − 4 λ −

4ლ 5ლ

დ ლ

−ბ

შესაბამისი სხივების გადახრის კუთხე ϕ მთავარი მაქსიმუმი(მსუბუქი ზოლი) დიფრაქციულ ბადეზე სინათლის დიფრაქციის დროს, განისაზღვრება მდგომარეობიდან

d sin ϕ = ± m λ, სადაც m= 0, 1, 2, 3,...,

სადაც d არის დიფრაქციული ბადეების პერიოდი, m არის მაქსიმუმის რიგითი რიცხვი (სპექტრის რიგი).

9. დიფრაქცია სივრცულ სტრუქტურებზე. ვულფ-ბრაგის ფორმულა.

ვულფ-ბრაგის ფორმულა აღწერს რენტგენის სხივების დიფრაქციას

კრისტალები ატომების პერიოდული განლაგებით სამ განზომილებაში

1. ოპტიკური ბილიკის სიგრძე არის მოცემულ გარემოში სინათლის ტალღის ბილიკის d გეომეტრიული სიგრძისა და ამ გარემოს n-ის აბსოლუტური გარდატეხის ინდექსის ნამრავლი.

2. ორი თანმიმდევრული ტალღის ფაზური სხვაობა ერთი წყაროდან, რომელთაგან ერთი გადის გზას აბსოლუტური გარდატეხის ინდექსის მქონე გარემოში, ხოლო მეორე გადის გზას აბსოლუტური გარდატეხის ინდექსის მქონე გარემოში:

სადაც , , λ არის სინათლის ტალღის სიგრძე ვაკუუმში.

3. თუ ორი სხივის ოპტიკური ბილიკის სიგრძე ტოლია, მაშინ ასეთ ბილიკებს ტავქრონი ეწოდება (ფაზურ განსხვავებას არ შემოაქვს). ოპტიკურ სისტემებში, რომლებიც აძლევენ სინათლის წყაროს სტიგმატულ გამოსახულებებს, ტავტოქრონიზმს აკმაყოფილებენ სხივების ყველა ბილიკი, რომელიც გამოდის ერთი და იმავე წყაროს წერტილიდან და კონვერგირდება მის შესაბამის გამოსახულების წერტილში.

4. მნიშვნელობას ეწოდება ორი სხივის ოპტიკური ბილიკის განსხვავება. ინსულტის განსხვავება დაკავშირებულია ფაზის განსხვავებასთან:

თუ ორ სინათლის სხივს აქვს საერთო საწყისი და დასასრული წერტილი, მაშინ ასეთი სხივების ოპტიკური ბილიკის სიგრძეში განსხვავება ე.წ. ოპტიკური ბილიკის განსხვავება

ჩარევის პირობებში მაქსიმალური და მინიმალური პირობები.

თუ ვიბრატორების A და B რხევები ფაზაშია და აქვთ თანაბარი ამპლიტუდა, მაშინ აშკარაა, რომ მიღებული გადაადგილება C წერტილში დამოკიდებულია ორი ტალღის ბილიკებს შორის განსხვავებაზე.

მაქსიმალური პირობები:

თუ სხვაობა ამ ტალღების ბილიკებს შორის ტოლია ტალღების მთელი რიცხვის (ანუ ნახევარტალღების ლუწი რიცხვი)

Δd = kλ, სადაც k = 0, 1, 2, ..., მაშინ ჩარევის მაქსიმუმი იქმნება ამ ტალღების სუპერპოზიციის წერტილში.

მაქსიმალური მდგომარეობა:

მიღებული რხევის ამპლიტუდა A = 2x 0 .

მინიმალური მდგომარეობა:

თუ ამ ტალღების ბილიკის სხვაობა უდრის ნახევრად ტალღების კენტ რაოდენობას, მაშინ ეს ნიშნავს, რომ ვიბრატორების ტალღები A და B ანტიფაზაში მივა C წერტილამდე და გააუქმებს ერთმანეთს: შედეგად მიღებული რხევის ამპლიტუდა A = 0. .

მინიმალური მდგომარეობა:

თუ Δd არ არის ნახევარტალღების მთელი რიცხვის ტოლი, მაშინ 0< А < 2х 0 .

სინათლის დიფრაქციის ფენომენი და მისი დაკვირვების პირობები.

თავდაპირველად, დიფრაქციის ფენომენი განიმარტებოდა, როგორც დაბრკოლების დამრგვალება ტალღით, ანუ ტალღის შეღწევა გეომეტრიული ჩრდილის რეგიონში. თანამედროვე მეცნიერების თვალსაზრისით, დიფრაქციის განმარტება, როგორც სინათლის მოხრილი დაბრკოლება, აღიარებულია, როგორც არასაკმარისი (ზედმეტად ვიწრო) და არც ისე ადეკვატური. ამრიგად, დიფრაქცია დაკავშირებულია ფენომენების ძალიან ფართო სპექტრთან, რომლებიც წარმოიქმნება ტალღების გავრცელების დროს (თუ მათი სივრცითი შეზღუდვა იქნება გათვალისწინებული) არაჰომოგენურ გარემოში.

ტალღის დიფრაქცია შეიძლება გამოვლინდეს:

ტალღების სივრცითი სტრუქტურის ტრანსფორმაციაში. ზოგ შემთხვევაში ასეთი ტრანსფორმაცია შეიძლება ჩაითვალოს როგორც ტალღების მიერ დაბრკოლებების „მოხვევა“, სხვა შემთხვევაში – როგორც ტალღის სხივების გავრცელების კუთხის გაფართოება ან მათი გადახრა გარკვეული მიმართულებით;

ტალღების დაშლაში მათი სიხშირის სპექტრის მიხედვით;

ტალღის პოლარიზაციის ტრანსფორმაციაში;

ტალღების ფაზური სტრუქტურის შეცვლაში.

ყველაზე კარგად შესწავლილი ელექტრომაგნიტური (კერძოდ, ოპტიკური) და აკუსტიკური ტალღების, აგრეთვე გრავიტაციულ-კაპილარული ტალღების (ტალღები სითხის ზედაპირზე) დიფრაქციაა.

დიფრაქციის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი განსაკუთრებული შემთხვევაა სფერული ტალღის დიფრაქცია ზოგიერთ დაბრკოლებაზე (მაგალითად, ლინზის ლულაზე). ასეთ დიფრაქციას ფრენელის დიფრაქცია ეწოდება.

ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი.

ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპის მიხედვითსინათლის ტალღა აღგზნებული წყაროთი სშეიძლება წარმოდგენილი იყოს თანმიმდევრული მეორადი ტალღების სუპერპოზიციის შედეგად. ტალღის ზედაპირის თითოეული ელემენტი ს(ნახ.) ემსახურება მეორადი სფერული ტალღის წყაროს, რომლის ამპლიტუდა პროპორციულია ელემენტის მნიშვნელობისა. dS.

ამ მეორადი ტალღის ამპლიტუდა მცირდება მანძილით რმეორადი ტალღის წყაროდან კანონის მიხედვით დაკვირვების პუნქტამდე 1/რ. ამიტომ, თითოეული განყოფილებიდან dSტალღის ზედაპირი დაკვირვების წერტილამდე რელემენტარული ვიბრაცია მოდის:

სად ( ωt + α 0) არის რხევის ფაზა ტალღის ზედაპირის მდებარეობაზე ს, კ- ტალღის ნომერი, რ− დაშორება ზედაპირის ელემენტიდან dSაზრამდე პ, რომელშიც მოდის რხევა. ფაქტორი a 0განისაზღვრება სინათლის ვიბრაციის ამპლიტუდით იმ ადგილას, სადაც ელემენტი გამოიყენება dS. კოეფიციენტი კდამოკიდებულია კუთხეზე φ ნორმალურ საიტს შორის dSდა მიმართულება წერტილისკენ რ. ზე φ = 0 ეს კოეფიციენტი არის მაქსიმალური და φ/2ის ნულის ტოლია.
შედეგად მიღებული რხევა წერტილში რარის ვიბრაციების (1) სუპერპოზიცია, რომელიც აღებულია მთელ ზედაპირზე ს:

ეს ფორმულა არის ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპის ანალიტიკური გამოხატულება.

ოპტიკური ბილიკის სიგრძე

ოპტიკური ბილიკის სიგრძეგამჭვირვალე გარემოს A და B წერტილებს შორის არის მანძილი, რომელზედაც სინათლე (ოპტიკური გამოსხივება) გავრცელდება ვაკუუმში A-დან B-მდე გავლისას. ოპტიკური ბილიკის სიგრძე ერთგვაროვან გარემოში არის სინათლის მიერ გავლილი მანძილის ნამრავლი საშუალო გარდატეხის ინდექსით n გარდატეხის ინდექსით:

არაჰომოგენური გარემოსთვის აუცილებელია გეომეტრიული სიგრძის დაყოფა ისეთ მცირე ინტერვალებად, რომ შესაძლებელი იყოს ამ ინტერვალზე გარდატეხის ინდექსის მუდმივი გათვალისწინება:

მთლიანი ოპტიკური ბილიკის სიგრძე იპოვება ინტეგრირებით:

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

ნახეთ, რა არის "ოპტიკური ბილიკის სიგრძე" სხვა ლექსიკონებში:

სინათლის სხივის ბილიკის სიგრძისა და გარემოს გარდატეხის ინდექსის ნამრავლი (გზა, რომელსაც სინათლე გაივლის იმავდროულად ვაკუუმში გავრცელებით) ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

გამჭვირვალე გარემოს A და B წერტილებს შორის, მანძილი, რომელზედაც სინათლე (ოპტიკური გამოსხივება) გავრცელდება ვაკუუმში, იმ დროს, რაც მას სჭირდება A-დან B-მდე გადაადგილებისთვის. ვინაიდან სინათლის სიჩქარე ნებისმიერ გარემოში ნაკლებია მის სიჩქარეზე ვაკუუმში, O.d ... ფიზიკური ენციკლოპედია

უმოკლეს მანძილი, რომელსაც გადამცემის რადიაციული ტალღის ფრონტი გადის მისი გამომავალი ფანჯრიდან მიმღების შეყვანის ფანჯარამდე. წყარო: NPB 82 99 EdwART. უსაფრთხოებისა და ხანძარსაწინააღმდეგო ტერმინებისა და განმარტებების ლექსიკონი, 2010 წ. საგანგებო სიტუაციების ლექსიკონი

ოპტიკური ბილიკის სიგრძე- (ს) სხვადასხვა გარემოში მონოქრომატული გამოსხივების მიერ გავლილი მანძილების ნამრავლების ჯამი და ამ გარემოს შესაბამისი რეფრაქციული მაჩვენებლები. [GOST 7601 78] თემები ოპტიკა, ოპტიკური მოწყობილობები და გაზომვები ზოგადი ტერმინები ოპტიკური ... ... ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

სინათლის სხივის ბილიკის სიგრძისა და გარემოს გარდატეხის ინდექსის ნამრავლი (გზა, რომელსაც სინათლე გაივლის იმავდროულად ვაკუუმში გავრცელებით). * * * ოპტიკური ბილიკის სიგრძე ოპტიკური ბილიკი, სინათლის სხივის ბილიკის სიგრძის ნამრავლი ... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ოპტიკური ბილიკის სიგრძე- optinis kelio ilgis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ოპტიკური ბილიკის სიგრძე vok. optische Weglänge, f rus. ოპტიკური ბილიკის სიგრძე, fpranc. ოპტიმალური სიგრძის ტრაექტორია, ვ … ფიზიკურ ტერმინალში

ოპტიკური გზა გამჭვირვალე გარემოს A და B წერტილებს შორის; მანძილი, რომელსაც სინათლე (ოპტიკური გამოსხივება) გაივლიდა ვაკუუმში A-დან B-მდე გავლისას. ვინაიდან სინათლის სიჩქარე ნებისმიერ გარემოში ნაკლებია მის სიჩქარეზე ... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

სინათლის სხივის ბილიკის სიგრძისა და გარემოს გარდატეხის ინდექსის ნამრავლი (გზა, რომელსაც სინათლე ერთდროულად გაივლის, ვაკუუმში გავრცელებით) ... ბუნებისმეტყველება. ენციკლოპედიური ლექსიკონი

გეომის კონცეფცია. და ტალღური ოპტიკა, გამოიხატება მანძილების ნაწარმის ჯამად! გამტარი გამოსხივება დეკომპ. მედია, მედიის შესაბამის რეფრაქციულ მაჩვენებლებზე. O.d.p. უდრის მანძილს, რომელსაც სინათლე ერთსა და იმავე დროს გაივლის და გავრცელდება ... ... დიდი ენციკლოპედიური პოლიტექნიკური ლექსიკონი

ბილიკის სიგრძე გამჭვირვალე გარემოს A და B წერტილებს შორის არის მანძილი, რომელზედაც სინათლე (ოპტიკური გამოსხივება) გავრცელდება ვაკუუმში იმ დროს, როდესაც მას სჭირდება A-დან B-მდე გადაადგილება გარემოში. ვინაიდან სინათლის სიჩქარე ნებისმიერ გარემოში ნაკლებია მის სიჩქარეზე ვაკუუმში... ფიზიკური ენციკლოპედია