ჩარევაარის ვიბრაციების ჯამი. ჩარევის შედეგად სივრცის ზოგიერთ წერტილში რხევების ამპლიტუდა იზრდება, ზოგიერთში კი მცირდება. უცვლელი ჩარევის ნიმუში შეინიშნება მხოლოდ მაშინ, როდესაც სხვაობა შეჯამებულ რხევებს შორის მუდმივია (ისინი თანმიმდევრული ). ცხადია, იგივე სიხშირის რხევები შეიძლება იყოს თანმიმდევრული. ამიტომ, ჩარევა ხშირად შესწავლილია მონოქრომატული რყევები.

დიფრაქცია- ტალღების თვისებასთან დაკავშირებულ მოვლენებს ვუწოდოთ დაბრკოლებების ირგვლივ მოხვევა, ანუ სწორხაზოვანი გავრცელების გადახვევა.

ფიგურა მარჯვნივ გვიჩვენებს, თუ როგორ იცვლის ხმის ტალღები მიმართულებას კედლის ნახვრეტის გავლის შემდეგ. ჰაიგენსის პრინციპის მიხედვით, 1-5 რეგიონები ხდება სფერული ხმის ტალღების მეორადი წყაროები. ჩანს, რომ მეორადი წყაროები 1 და 5 რეგიონებში იწვევს ტალღებს დაბრკოლებების გარშემო.

კითხვა 30.1

მდგარი ტალღები. მუდმივი ტალღის განტოლება.

თუ გარემოში რამდენიმე ტალღა ვრცელდება, მაშინ საშუალო ნაწილაკების რხევები აღმოჩნდება რხევების გეომეტრიული ჯამი, რომელსაც ნაწილაკები გააკეთებდნენ თითოეული ტალღის ცალკე გავრცელების დროს. ტალღები გადახურულია Ერთმანეთი,შეფერხების გარეშე(ერთმანეთის დამახინჯების გარეშე). სწორედ ეს არის ტალღების სუპერპოზიციის პრინციპი.

თუ სივრცის ნებისმიერ წერტილში მოსულ ორ ტალღას აქვს მუდმივი ფაზის სხვაობა, ასეთ ტალღებს უწოდებენ თანმიმდევრული.როდესაც ემატება თანმიმდევრული ტალღები, ჩარევის ფენომენი.

ჩარევის ძალიან მნიშვნელოვანი შემთხვევა შეინიშნება, როდესაც ორი კონტრგავრცელებული სიბრტყე ტალღა ერთნაირი ამპლიტუდის ზედმიწევნით არის გადანაწილებული. შედეგად რხევის პროცესს ე.წ მდგარი ტალღა . პრაქტიკულად მდგარი ტალღები წარმოიქმნება დაბრკოლებებიდან ასახვისას.

მოდით დავწეროთ ორი სიბრტყე ტალღის განტოლება, რომლებიც ვრცელდება საპირისპირო მიმართულებით (საწყისი ფაზა):

ფაზის გამოხატულება არ შეიცავს კოორდინატს, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ:

კვანძებში მდებარე საშუალო წერტილები არ ირხევა.

მუდმივი ტალღების წარმოქმნა შეინიშნება, როდესაც მოძრაობს და არეკლილი ტალღები ერევა. იმ საზღვარზე, სადაც ტალღა აირეკლება, ანტიკვანძი მიიღება, თუ გარემო, საიდანაც ხდება არეკვლა, ნაკლებად მკვრივია (ნახ. 5.5, ა), ხოლო კვანძი - თუ უფრო მკვრივია (ნახ. 5.5, ბ).

თუ გავითვალისწინებთ მოგზაურობის ტალღა , შემდეგ მისი გავრცელების მიმართულებით ენერგია გადადისრხევითი მოძრაობა. Როდესაც იგივე არ არსებობს ენერგიის გადაცემის მუდმივი ტალღა , იმიტომ ერთი და იგივე ამპლიტუდის ინციდენტი და არეკლილი ტალღები ატარებენ ერთსა და იმავე ენერგიას საპირისპირო მიმართულებით.

კითხვა 32

Ხმის ტალღები.

ხმა(ან აკუსტიკური) ტალღებიეწოდება ელასტიური ტალღები, რომლებიც ავრცელებენ საშუალო სიხშირეებს 16-20000 ჰც დიაპაზონში. ამ სიხშირეების ტალღები, რომლებიც მოქმედებენ ადამიანის სმენის აპარატზე, იწვევს ხმის შეგრძნებას. ტალღები ნ< 16 Гц (ინფრაბგერითი) და ნ> 20 kHz ( ულტრაბგერითი) არ აღიქმება ადამიანის სმენის ორგანოებით.

აირებსა და სითხეებში ხმის ტალღები შეიძლება იყოს მხოლოდ გრძივი, რადგან ეს საშუალებები ელასტიურია მხოლოდ კომპრესიული (დაჭიმვის) დეფორმაციების მიმართ. მყარ სხეულებში ხმის ტალღები შეიძლება იყოს როგორც გრძივი, ასევე განივი, რადგან მყარი ნივთიერებები ელასტიურია კომპრესიული (დაჭიმვის) და ათვლის დეფორმაციების მიმართ.

ხმის ინტენსივობა(ან ხმის ძალა) არის მნიშვნელობა, რომელიც განისაზღვრება დროში საშუალო ენერგიის მიერ, რომელიც გადაცემულია ხმის ტალღით დროის ერთეულზე ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარული ფართობის ერთეულში:

ხმის ინტენსივობის ერთეული SI-ში - ვატი კვადრატულ მეტრზე(W / m 2).

ადამიანის ყურის მგრძნობელობა განსხვავებულია სხვადასხვა სიხშირეზე. ხმის შეგრძნების გამოწვევისთვის ტალღას უნდა ჰქონდეს გარკვეული მინიმალური ინტენსივობა, მაგრამ თუ ეს ინტენსივობა გარკვეულ ზღვარს აჭარბებს, მაშინ ხმა არ ისმის და მხოლოდ ტკივილს იწვევს. ამრიგად, თითოეული რხევის სიხშირისთვის არის ყველაზე პატარა (სმენის ბარიერი)და ყველაზე დიდი (ტკივილის ბარიერი)ბგერის ინტენსივობა, რომელსაც შეუძლია ხმის აღქმის წარმოქმნა. ნახ. 223 გვიჩვენებს სმენისა და ტკივილის ზღურბლების დამოკიდებულებას ბგერის სიხშირეზე. ფართობი ამ ორ მოსახვევს შორის არის სმენის ზონა.

თუ ხმის ინტენსივობა არის სიდიდე, რომელიც ობიექტურად ახასიათებს ტალღის პროცესს, მაშინ ბგერის სუბიექტური მახასიათებელი, რომელიც დაკავშირებულია მის ინტენსივობასთან არის ხმის მოცულობა, რაც დამოკიდებულია სიხშირეზე. ვებერის - ფეხნერის ფიზიოლოგიური კანონის მიხედვით, ბგერის ინტენსივობის მატებასთან ერთად, მოცულობა იზრდება ლოგარითმული კანონის მიხედვით. ამის საფუძველზე შემოღებულია ხმის სიძლიერის ობიექტური შეფასება მისი ინტენსივობის გაზომილი მნიშვნელობის მიხედვით:

სადაც მე 0 - ხმის ინტენსივობა მოსმენის ზღურბლზე, აღებული ყველა ბგერაზე, რომელიც უდრის 10 -12 ვტ/მ 2. ღირებულება ლდაურეკა ხმის ინტენსივობის დონედა გამოიხატება ბელებში (ტელეფონის ბელის გამომგონებლის პატივსაცემად). ჩვეულებრივ გამოიყენეთ ერთეულები, რომლებიც 10-ჯერ უფრო მცირეა, - დეციბელი(დბ).

ხმის ფიზიოლოგიური მახასიათებელია მოცულობის დონე, რომელიც გამოიხატება ფონები(ფონი). ხმის სიძლიერე 1000 ჰც-ზე (სტანდარტული სუფთა ტონის სიხშირე) არის 1 ფონ, თუ მისი ინტენსივობის დონეა 1 დბ. მაგალითად, მეტროს ვაგონში ხმაური მაღალი სიჩქარით შეესაბამება »90 ფონს, ხოლო ჩურჩული 1 მ მანძილზე - »20 ფონ.

რეალური ხმა არის ჰარმონიული რხევების გადაფარვა დიდი სიხშირეებით, ანუ ბგერას აქვს აკუსტიკური სპექტრი, რომელიც შეიძლება იყოს მყარი(გარკვეულ ინტერვალში ხდება ყველა სიხშირის რხევები) და განაგებდა(არსებობს ერთმანეთისგან გამოყოფილი გარკვეული სიხშირეების რყევები).

ხმას სიმაღლის გარდა ახასიათებს სიმაღლე და ტემბრი. მოედანი- ხმის ხარისხი, რომელიც განისაზღვრება პირის მიერ სუბიექტურად ყურით და ხმის სიხშირეზეა დამოკიდებული. სიხშირის მატებასთან ერთად, ხმის სიმაღლე იზრდება, ანუ ხმა ხდება "უფრო მაღალი". აკუსტიკური სპექტრის ბუნება და ენერგიის განაწილება გარკვეულ სიხშირეებს შორის განსაზღვრავს ხმის შეგრძნების ორიგინალურობას, ე.წ. ხმის ტემბრი.ამრიგად, სხვადასხვა მომღერლებს, რომლებიც ერთსა და იმავე ნოტს აძლევენ, აქვთ განსხვავებული აკუსტიკური სპექტრი, ანუ მათ ხმას განსხვავებული ტემბრი აქვს.

ნებისმიერი სხეული, რომელიც რხევა ელასტიურ გარემოში, ხმის სიხშირით, შეიძლება იყოს ხმის წყარო (მაგალითად, სიმებიანი ინსტრუმენტებში, ხმის წყარო არის სიმები, რომელიც დაკავშირებულია ინსტრუმენტის სხეულთან).

რხევების გაკეთებისას სხეული იწვევს მის მიმდებარე გარემოს ნაწილაკების რხევას იგივე სიხშირით. რხევითი მოძრაობის მდგომარეობა თანმიმდევრულად გადაეცემა სხეულისგან სულ უფრო და უფრო დაშორებულ ნაწილაკებს, ანუ გარემოში ტალღა ვრცელდება მისი წყაროს სიხშირის ტოლი რხევის სიხშირით და გარკვეული სიჩქარით, სიმკვრივის მიხედვით. და ელასტიური თვისებები საშუალო. აირებში ხმის ტალღების გავრცელების სიჩქარე გამოითვლება ფორმულით

სადაც R-მოლური გაზის მუდმივი, M -მოლური მასა, g \u003d C p / C V -გაზის მოლური სითბოს შესაძლებლობების თანაფარდობა მუდმივი წნევისა და მოცულობის დროს, T -თერმოდინამიკური ტემპერატურა. ფორმულიდან (158.1) გამომდინარეობს, რომ აირში ხმის სიჩქარე არ არის დამოკიდებული წნევაზე რგაზი, მაგრამ იზრდება ტემპერატურასთან ერთად. რაც უფრო დიდია გაზის მოლური მასა, მით უფრო დაბალია მასში ხმის სიჩქარე. მაგალითად, როდის თ\u003d 273 K ხმის სიჩქარე ჰაერში ( მ\u003d 29 × 10 -3 კგ / მოლი) ვ=331 მ/წმ, წყალბადში ( მ\u003d 2 × 10 -3 კგ / მოლი) ვ=1260 მ/წმ. გამოხატულება (158.1) შეესაბამება ექსპერიმენტულ მონაცემებს.

როდესაც ხმა ვრცელდება ატმოსფეროში, აუცილებელია გავითვალისწინოთ მთელი რიგი ფაქტორები: ქარის სიჩქარე და მიმართულება, ჰაერის ტენიანობა, აირისებრი გარემოს მოლეკულური სტრუქტურა, გარდატეხის და ხმის ასახვის ფენომენი ორი მედიის საზღვარზე. გარდა ამისა, ნებისმიერ რეალურ გარემოს აქვს სიბლანტე, ამიტომ შეინიშნება ხმის შესუსტება, ანუ მისი ამპლიტუდის და, შესაბამისად, ბგერის ტალღის ინტენსივობის დაქვეითება მისი გავრცელებისას. ხმის შესუსტება დიდწილად განპირობებულია მისი შეწოვით გარემოში, რაც დაკავშირებულია ბგერის ენერგიის შეუქცევად გადასვლასთან ენერგიის სხვა ფორმებში (ძირითადად სითბოში).

ოთახის აკუსტიკისთვის მას დიდი მნიშვნელობა აქვს ხმის რევერბერაცია- ხმის თანდათანობითი შესუსტების პროცესი დახურულ სივრცეებში მისი წყაროს გამორთვის შემდეგ. თუ ოთახები ცარიელია, მაშინ ხმა ნელ-ნელა ფუჭდება და ოთახი "ბუმი" იქმნება. თუ ხმები სწრაფად ქრებოდა (ხმის შთამნთქმელი მასალების გამოყენებისას), მაშინ ისინი აღიქმება როგორც ჩახლეჩილი. რევერბის დრო- ეს ის დროა, რომლის დროსაც ოთახში ხმის ინტენსივობა მცირდება მილიონჯერ, ხოლო მისი დონე 60 დბ-ით. ოთახს აქვს კარგი აკუსტიკა, თუ რევერბერაციის დრო არის 0,5-1,5 წმ.

კითხვა 32.1

მოედანი
ხმაურის გარდა, ხმას ახასიათებს სიმაღლე. ბგერის სიმაღლე განისაზღვრება მისი სიხშირით: რაც უფრო მაღალია ვიბრაციის სიხშირე ბგერის ტალღაში, მით უფრო მაღალია ხმა. დაბალი სიხშირის ვიბრაციები შეესაბამება დაბალ ბგერებს, მაღალი სიხშირის ვიბრაციები შეესაბამება მაღალ ხმებს.

ასე, მაგალითად, ბუმბერაზი ფრთებს უფრო დაბალი სიხშირით ატრიალებს, ვიდრე კოღო: ბუმბერაზში ეს არის 220 დარტყმა წამში, ხოლო კოღოში - 500-600. მაშასადამე, ბუმბერაზის ფრენას თან ახლავს დაბალი ხმა (ზუზუნი), ხოლო კოღოს ფრენას - მაღალი ხმა (კვიჭი).

გარკვეული სიხშირის ხმის ტალღას სხვაგვარად უწოდებენ მუსიკალურ ტონს, ამიტომ სიმაღლეს ხშირად უწოდებენ სიმაღლეს.

ძირითადი ბგერა, რომელიც შერეულია სხვა სიხშირის რამდენიმე ვიბრაციასთან, ქმნის მუსიკალურ ხმას. მაგალითად, ვიოლინოსა და ფორტეპიანოს ხმები შეიძლება შეიცავდეს 15-20-მდე სხვადასხვა ვიბრაციას. მისი ტემბრი დამოკიდებულია თითოეული რთული ბგერის შემადგენლობაზე.

სიმის თავისუფალი ვიბრაციის სიხშირე დამოკიდებულია მის ზომაზე და დაძაბულობაზე. მაშასადამე, გიტარის სიმების დაჭიმვით და სხვადასხვა ადგილას გიტარის კისერზე დაჭერით, ვცვლით მათ ბუნებრივ სიხშირეს და, შესაბამისად, მათ მიერ გამოშვებულ ბგერების სიმაღლეს.

ხმის აღქმის ბუნება დიდწილად დამოკიდებულია ოთახის განლაგებაზე, რომელშიც ისმის მეტყველება ან მუსიკა. ეს აიხსნება იმით, რომ დახურულ ოთახებში მსმენელი, პირდაპირი ხმის გარდა, აღიქვამს ასევე გამეორებების უწყვეტ სერიას, რომლებიც სწრაფად მიჰყვება ერთმანეთს, რაც გამოწვეულია ოთახის, კედლების, ჭერისა და იატაკის საგნებიდან ხმის მრავალჯერადი არეკვლით.

კითხვა 32.2

ხმის ძალა

ხმის ძალა(ნათესავი) არის მოძველებული ტერმინი, რომელიც აღწერს ბგერის ინტენსივობის მსგავს, მაგრამ არა იდენტურ სიდიდეს. დაახლოებით იგივე სიტუაციას ვაკვირდებით სინათლის ინტენსივობისთვის (ერთეული - კანდელა) - რადიაციის სიძლიერის მსგავსი რაოდენობა (ერთეული - ვატი სტერადიანზე).

ხმის ინტენსივობა იზომება ფარდობითი მასშტაბით ზღვრული მნიშვნელობიდან, რომელიც შეესაბამება ხმის ინტენსივობას 1 pW/m² სინუსოიდური სიგნალის სიხშირით 1 kHz და ხმის წნევით 20 μPa. შეადარეთ ეს განმარტება მანათობელი ინტენსივობის ერთეულის განმარტებას: ”კანდელა უდრის მონოქრომატული წყაროს მიერ მოცემული მიმართულებით გამოსხივებული სინათლის ინტენსივობას, ემისიის სიხშირით 540 THz და ემისიის ინტენსივობა ამ მიმართულებით 1/ 683 W / sr."

ამჟამად ტერმინი "ხმის ძალა"ანაცვლებს ტერმინს "აუდიო ხმის დონე"

ტალღების დიფრაქცია და ჩარევა. ტიპიური ტალღური ეფექტებია ჩარევის და დიფრაქციის ფენომენები. თავდაპირველად დიფრაქციას უწოდებდნენ სინათლის გავრცელების გადახრას სწორხაზოვანი მიმართულებიდან. ეს აღმოჩენა გაკეთდა 1665 წელს აბატ ფრანჩესკო გრიმალდის მიერ და დაედო საფუძველი სინათლის ტალღის თეორიის შემუშავებას.

სინათლის დიფრაქცია იყო გაუმჭვირვალე ობიექტების კონტურების გარშემო მოქცეული შუქი და, შედეგად, სინათლის შეღწევა გეომეტრიული ჩრდილის არეში. ტალღის თეორიის შექმნის შემდეგ აღმოჩნდა, რომ სინათლის დიფრაქცია არის სივრცის სხვადასხვა წერტილში განლაგებული თანმიმდევრული წყაროების მიერ გამოსხივებული ტალღების ჩარევის ფენომენის შედეგი. ამბობენ, რომ ტალღები თანმიმდევრულია, თუ მათი ფაზური განსხვავება დროთა განმავლობაში მუდმივი რჩება. თანმიმდევრული ტალღების წყაროები არის ტალღის წყაროების თანმიმდევრული რხევები. სინუსოიდური ტალღები, რომელთა სიხშირე დროთა განმავლობაში არ იცვლება, ყოველთვის თანმიმდევრულია. სხვადასხვა წერტილში მდებარე წყაროების მიერ გამოსხივებული თანმიმდევრული ტალღები ვრცელდება სივრცეში ურთიერთქმედების გარეშე და ქმნის მთლიან ტალღურ ველს. მკაცრად რომ ვთქვათ, თავად ტალღები არ გროვდება. მაგრამ თუ ჩამწერი მოწყობილობა განთავსებულია სივრცის ნებისმიერ წერტილში, მაშინ მისი მგრძნობიარე ელემენტი ტალღების მოქმედებით რხევად მოძრაობაში იქნება მოყვანილი. თითოეული ტალღა მოქმედებს სხვებისგან დამოუკიდებლად და გრძნობადი ელემენტის მოძრაობა არის რხევების ჯამი.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ამ პროცესში ემატება არა ტალღები, არამედ თანმიმდევრული ტალღებით გამოწვეული რხევები.

ბრინჯი. 3.1. ორი წყაროს სისტემა და დეტექტორი. L არის მანძილი პირველი წყაროდან დეტექტორამდე, L არის მანძილი მეორე წყაროდან დეტექტორამდე, d არის მანძილი წყაროებს შორის. როგორც ძირითადი მაგალითი, განვიხილოთ ტალღების ჩარევა, რომლებიც გამოსხივებულია ორი წერტილის თანმიმდევრული წყაროებით, იხილეთ ნახ. 3.1. წყაროს რხევების სიხშირეები და საწყისი ფაზები ემთხვევა.

წყაროები ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზეა d. დეტექტორი, რომელიც აღრიცხავს წარმოქმნილი ტალღის ველის ინტენსივობას, მდებარეობს პირველი წყაროდან L მანძილზე. ჩარევის ნიმუშის ტიპი დამოკიდებულია თანმიმდევრული ტალღების წყაროების გეომეტრიულ პარამეტრებზე, სივრცის განზომილებაზე, რომელშიც ტალღები ვრცელდება და ა.შ. განვიხილოთ ტალღების ფუნქციები, რომლებიც ორი წერტილის თანმიმდევრული წყაროს მიერ გამოსხივებული რხევების შედეგია.

ამისათვის დავიწყოთ z-ღერძი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3.1. მაშინ ტალღის ფუნქციები ასე გამოიყურება. ამისათვის განიხილეთ დაშორებები წყაროებიდან ჩამწერ დეტექტორამდე L და L. მანძილი პირველ წყაროსა და L დეტექტორს შორის განსხვავდება მეორე წყაროსა და დეტექტორს შორის მანძილისგან t მნიშვნელობით. t-ის საპოვნელად განვიხილოთ მართკუთხა სამკუთხედი, რომელიც შეიცავს t და d-ს. შემდეგ თქვენ შეგიძლიათ მარტივად იპოვოთ t სინუსური ფუნქციის გამოყენებით 3.2 ამ მნიშვნელობას დაერქმევა განსხვავება ტალღების გზაზე. და ახლა ჩვენ გავამრავლებთ ამ მნიშვნელობას k ტალღის რიცხვზე და მივიღებთ მნიშვნელობას, რომელსაც ეწოდება ფაზის სხვაობა. დავსვათ როგორც 3.3 როცა ორი ტალღა მიაღწევს დეტექტორს, 3.1 ფუნქცია მიიღებს 3.4 იმ კანონის გასამარტივებლად, რომლის მიხედვითაც დეტექტორი ირხევა, x1 t ფუნქციაში -kL 1 მნიშვნელობას ვაყენებთ ნულზე. ჩავწეროთ L-ის მნიშვნელობა x2 t ფუნქციაში 3.4 ფუნქციის მიხედვით. მარტივი გარდაქმნებით ვიღებთ 3.5-ს, სადაც 3.6 ჩანს, რომ 3.3 და 3.6 თანაფარდობები იგივეა. ადრე, ეს მნიშვნელობა განისაზღვრა, როგორც ფაზის განსხვავება. ადრე ნათქვამიდან გამომდინარე, კავშირი 3.6 შეიძლება გადაიწეროს შემდეგნაირად 3.7 ახლა დავამატოთ ფუნქციები 3.5. 3.8 რთული ამპლიტუდების მეთოდის გამოყენებით მივიღებთ 3.9 ჯამური რხევის ამპლიტუდის მიმართებას, სადაც?0 განისაზღვრება 3.3 მიმართებით. მთლიანი რხევის ამპლიტუდის აღმოჩენის შემდეგ შესაძლებელია მთლიანი რხევის ინტენსივობის პოვნა, როგორც ამპლიტუდის კვადრატი 3.10 განვიხილოთ მთლიანი რხევის ინტენსივობის გრაფიკი სხვადასხვა პარამეტრისთვის.

ინექცია? მერყეობს 0-ის ინტერვალში, ეს ჩანს ნახაზი 3.1-დან, ტალღის სიგრძე მერყეობს 1-დან 5-მდე. განვიხილოთ განსაკუთრებული შემთხვევა, როდესაც L d. როგორც წესი, ასეთი შემთხვევა ხდება რენტგენის გაფანტვის ექსპერიმენტებში.

ამ ექსპერიმენტებში, გაფანტული გამოსხივების დეტექტორი, როგორც წესი, განლაგებულია შესწავლილი ნიმუშის ზომებზე გაცილებით დიდ მანძილზე.

ამ შემთხვევებში, მეორადი ტალღები შედიან დეტექტორში, რომელიც დაახლოებით შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ არის სიბრტყე ტალღები საკმარისი სიზუსტით.

ამ შემთხვევაში, მეორადი ტალღების ცალკეული ტალღების ტალღის ვექტორები, რომლებიც გამოსხივებულია გაფანტული გამოსხივების სხვადასხვა ცენტრიდან, პარალელურია. ვარაუდობენ, რომ ამ შემთხვევაში ფრაუნჰოფერის დიფრაქციის პირობები დაკმაყოფილებულია. 2.3.2. რენტგენის დიფრაქცია რენტგენის დიფრაქცია არის პროცესი, რომელიც ხდება რენტგენის სხივების ელასტიური გაფანტვის დროს და შედგება გადახრილი დიფრაქციული სხივების გამოჩენაში, რომლებიც ვრცელდება გარკვეული კუთხით პირველადი სხივის მიმართ.

რენტგენის სხივების დიფრაქცია განპირობებულია მეორადი ტალღების სივრცითი თანმიმდევრულობით, რომლებიც წარმოიქმნება, როდესაც პირველადი გამოსხივება მიმოფანტულია ატომების შემადგენელი ელექტრონების მიერ. ზოგიერთ მიმართულებით, რომელიც განისაზღვრება რადიაციის ტალღის სიგრძისა და ნივთიერებათაშორისი მანძილების თანაფარდობით, ემატება მეორადი ტალღები, რომლებიც იმავე ფაზაში არიან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ინტენსიური დიფრაქციული სხივი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ინციდენტის ტალღის ელექტრომაგნიტური ველის მოქმედებით, თითოეულ ატომში არსებული დამუხტული ნაწილაკები მეორადი გაფანტული სფერული ტალღების წყაროდ იქცევა. ცალკეული მეორადი ტალღები ერთმანეთს ერევა და აყალიბებს გამოსხივების როგორც გაძლიერებულ, ისე შესუსტებულ სხივებს, რომლებიც გავრცელდებიან სხვადასხვა მიმართულებით.

თუ გაფანტვა ელასტიურია, მაშინ ტალღის ვექტორის მოდულიც არ იცვლება. განვიხილოთ მეორადი ტალღების ჩარევის შედეგი ყველა გაფანტული ცენტრიდან მოშორებულ წერტილში, რომელიც ბევრად აღემატება ატომთაშორის მანძილებს შესწავლილ დასხივებულ ნიმუშში. დაე, დეტექტორი განთავსდეს ამ წერტილში და დაემატოს რხევები, რომლებიც გამოწვეულია გაფანტული ტალღებით, რომლებიც მოვიდა ამ წერტილში. ვინაიდან სკატერიდან დეტექტორამდე მანძილი მნიშვნელოვნად აღემატება გაფანტული გამოსხივების ტალღის სიგრძეს, დეტექტორთან მისული მეორადი ტალღების მონაკვეთები შეიძლება ჩაითვალოს ბრტყლად საკმარისი სიზუსტით, ხოლო მათი ტალღის ვექტორები პარალელურია.

ამრიგად, რენტგენის გაფანტვის ფიზიკურ სურათს, ოპტიკასთან ანალოგიით, შეიძლება ეწოდოს ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია. პირველადი ტალღის ტალღის ვექტორსა და ბროლისა და დეტექტორის დამაკავშირებელ ვექტორს შორის კუთხის გაფანტვის კუთხიდან გამომდინარე, მთლიანი რხევის ამპლიტუდა მიაღწევს მინიმუმს ან მაქსიმუმს. დეტექტორის მიერ დაფიქსირებული გამოსხივების ინტენსივობა მთლიანი ამპლიტუდის კვადრატის პროპორციულია.

შესაბამისად, ინტენსივობა დამოკიდებულია დეტექტორამდე მიმავალი გაფანტული ტალღების გავრცელების მიმართულებაზე, პირველადი გამოსხივების ამპლიტუდასა და ტალღის სიგრძეზე, გაფანტული ცენტრების რაოდენობასა და კოორდინატებზე. გარდა ამისა, ცალკეული ატომის მიერ წარმოქმნილი მეორადი ტალღის ამპლიტუდა და, შესაბამისად, მთლიანი ინტენსივობა განისაზღვრება ატომური ფაქტორით - გაფანტვის კუთხის კლების ფუნქცია, რომელიც დამოკიდებულია ატომების ელექტრონის სიმკვრივეზე. 2.3.3.

სამუშაოს დასასრული -

ეს თემა ეკუთვნის:

რენტგენის სხივების გაფანტვა ფულერენის მოლეკულებით

აუცილებელია, რომ კოორდინატი იყოს არა მხოლოდ დეკარტიული, არამედ კუთხე და ა.შ. პერიოდული მოძრაობის მრავალი სახეობა არსებობს. მაგალითად, ასეთია მატერიალური წერტილის ერთგვაროვანი მოძრაობა გასწვრივ .. პერიოდული მოძრაობების მნიშვნელოვანი ტიპია რხევები, რომლებშიც მატერიალური წერტილი ორჯერ გადის T პერიოდის განმავლობაში.

თუ გჭირდებათ დამატებითი მასალა ამ თემაზე, ან ვერ იპოვნეთ ის, რასაც ეძებდით, გირჩევთ გამოიყენოთ ძებნა ჩვენს სამუშაოთა მონაცემთა ბაზაში:

რას ვიზამთ მიღებულ მასალასთან:

თუ ეს მასალა თქვენთვის სასარგებლო აღმოჩნდა, შეგიძლიათ შეინახოთ იგი თქვენს გვერდზე სოციალურ ქსელებში:

ჩარევა- ეს არის ორი ან მეტი ტალღის სუპერპოზიცია, რაც იწვევს რხევების დროში სტაბილურ გაძლიერებას სივრცის ზოგიერთ წერტილში და შესუსტებას ზოგიერთ წერტილში.

მათ შეუძლიათ მხოლოდ ჩარევა თანმიმდევრულიტალღები არის ტალღები, რომლებსაც აქვთ იგივე სიხშირე და მუდმივი ფაზის სხვაობა დროთა განმავლობაში. შედეგად მიღებული რხევის ამპლიტუდა ნულის ტოლია სივრცის იმ წერტილებში, რომლებშიც იგივე ამპლიტუდისა და სიხშირის ტალღები ჩამოდიან რხევების ფაზური ცვლასთან ერთად. გვან რხევის პერიოდის ნახევარი. ორი ტალღის წყაროს რხევების იგივე კანონით, სხვაობა რხევების პერიოდის ნახევრით იქნება გათვალისწინებული, რომ განსხვავება დლ(ჩარევის ტალღების ბილიკის განსხვავება) მანძილები ლ 1და ლ 2ტალღის წყაროებიდან ამ წერტილამდე ტოლია ტალღის სიგრძის ნახევარი:

ან ნახევრად ტალღების კენტი რაოდენობა (ნახ. 84, ა):

.

ეს არის ჩარევის მინიმალური პირობა.

ჩარევის მაქსიმუმი შეინიშნება სივრცის წერტილებში, რომლებშიც ტალღები მოდის რხევის იგივე ფაზაში (ნახ. 84, ბ). ორი წყაროს რხევების იგივე კანონით, ამ პირობის შესასრულებლად, ბილიკის განსხვავება დლუნდა ტოლი იყოს ტალღების მთელი რიცხვი:

სად ქრება ორი ტალღის ენერგია ჩარევის მინიმალურ ადგილებში? თუ განვიხილავთ მხოლოდ ერთ ადგილს, სადაც ორი ტალღა ხვდება, მაშინ ასეთ კითხვაზე სწორი პასუხის გაცემა შეუძლებელია. ტალღების გავრცელება არ არის სივრცის ცალკეულ წერტილებში რხევების დამოუკიდებელი პროცესების ერთობლიობა. ტალღის პროცესის არსი არის ვიბრაციული ენერგიის გადატანა სივრცის ერთი წერტილიდან მეორეზე და ა.შ. როდესაც ტალღები ერევა ჩარევის მინიმალურ ადგილებში, შედეგად მიღებული რხევების ენერგია მართლაც ნაკლებია ორი ჩარევის ტალღის ენერგიის ჯამზე. მაგრამ ჩარევის მაქსიმუმებში, მიღებული რხევების ენერგია აჭარბებს ჩარევის ტალღების ენერგიის ჯამს ზუსტად იმდენს, რამდენიც ენერგია შემცირდა ჩარევის ადგილებში. როდესაც ტალღები ერევა, რხევების ენერგია გადანაწილდება სივრცეში, მაგრამ ენერგიის შენარჩუნების კანონი სრულდება.

ტალღის გავრცელების მიმართულების გადახრა ბარიერის საზღვარზე სწორი ხაზიდან ეწოდება ტალღის დიფრაქცია. ტალღის დიფრაქცია ხდება მაშინ, როდესაც იგი ხვდება ნებისმიერი ფორმის და ნებისმიერი ზომის დაბრკოლებას. ჩვეულებრივ, როდესაც დაბრკოლების ან დაბრკოლების ხვრელის ზომები ტალღის სიგრძესთან შედარებით დიდია, ტალღების დიფრაქცია ძნელად შესამჩნევია. დიფრაქცია ყველაზე მკაფიოდ ვლინდება, როდესაც ტალღები გადიან ხვრელში, რომლის ზომებია ტალღის სიგრძის რიგის მიხედვით, ან როდესაც ისინი ხვდებიან იმავე ზომის დაბრკოლებებს. ტალღის წყაროს, ბარიერსა და ტალღების დაკვირვების ადგილს შორის საკმარისად დიდ მანძილზე, დიფრაქციული ფენომენი ასევე შეიძლება მოხდეს დიდ ხვრელებს ან ბარიერებში.

დიფრაქცია გამოწვეულია ჩარევით. ეს ახსნილია ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი: ტალღის მიერ მიღწეული საშუალების თითოეული წერტილი ხდება მეორადი ტალღების წყარო, რომლებიც ერევიან სივრცეში მომდევნო წერტილებში.

მდგარი ტალღები

ნება მიეცით ტალღა გაიაროს აბსცისის ღერძის გასწვრივ, მიაღწიოს კოორდინატების საწყისში მდებარე დაბრკოლებას და დაიწყოთ მოძრაობა აბსცისის ღერძის გასწვრივ მარჯვნიდან მარცხნივ ენერგიის დაკარგვის გარეშე, შეხვდება და დაემატება მარცხნიდან მარჯვნივ მიმავალ ტალღას. აქ შესაძლებელია ორი შემთხვევა.

1) ტალღა აისახება წერტილში ოიმავე ფაზაში, როდესაც იგი მოვიდა მასთან (სურ. 85, ა). ამ შემთხვევაში მარცხნიდან მარჯვნივ მოძრავი ტალღის განტოლებას აქვს ფორმა

,

და ასახული ტალღისთვის განტოლება იწერება შემდეგნაირად:

.

ორივე განტოლების მიმატებით მივიღებთ:

.

კოსინუსების ჯამის ნამრავლად გადაქცევა მივიღებთ

.

აქ არის ღირებულება დროზე არ არის დამოკიდებული, შესაბამისად, ეს არის ტალღის ყველა წერტილის ახალი რხევის ამპლიტუდა. მეორე ფაქტორში კოსინუსის ნიშნის ქვეშ გამოხატვა არ არის დამოკიდებული კოორდინატზე.

ასე რომ, მოგზაურობისა და არეკლილი ტალღების დამატების შედეგად მივიღეთ ახალი ტალღა, რომელშიც ფაზა არ არის დამოკიდებული კოორდინატზე, მაგრამ რხევის ამპლიტუდა დამოკიდებულია კოორდინატზე. ასეთ ტალღას ე.წ მდგარი ტალღა.

მდგარ ტალღას აქვს წერტილები, სადაც რხევის ამპლიტუდა ნულის ტოლია. ამ წერტილებს ე.წ კვანძებიმდგარი ტალღა (სურ. 85, ბ). მოდი ვიპოვოთ მათი კოორდინატები დაყენებით .

მაგრამ კოსინუსი არის ნული, თუ მისი არგუმენტი კენტი რიცხვია p/2, აქედან გამომდინარე

,

საიდანაც ვიღებთ, რომ კვანძების კოორდინატები განისაზღვრება მდგომარეობიდან

.

მდგარ ტალღას აქვს წერტილები, სადაც მდგარი ტალღის ამპლიტუდა ორჯერ აღემატება მოგზაურობის ტალღის ამპლიტუდას. ამ წერტილებს ე.წ ანტინოდებიმდგარი ტალღა. აშკარაა, რომ ანტინოდური კოორდინატები დაყენებით მივიღებთ , რისთვისაც აუცილებელია პირობა

აქედან გამომდინარეობს, რომ ანტინოდური კოორდინატები აკმაყოფილებენ მიმართებას:

2) ტალღა აისახება წერტილში ომოძრავ ტალღასთან შედარებით საპირისპირო ფაზაში (სურ. 86). ამ შემთხვევაში, მარცხნიდან მარჯვნივ გავრცელებული ტალღის განტოლება დაიწერება იმავე ფორმით, ხოლო ასახული ტალღის განტოლება მიიღებს ფორმას:

.

ორივე ტალღის განტოლების მიმატებით, ჩვენ კვლავ ვიღებთ მდგარი ტალღის განტოლებას, რომელსაც მკითხველი ადვილად დაინახავს თავისთავად. მაგრამ მდგარი ტალღის ამპლიტუდას ამ შემთხვევაში ექნება ფორმა:

.

აქედან ადვილი მისახვედრია, რომ ამ შემთხვევაში კვანძების ნაცვლად გაჩნდება ანტიკვანძები, ხოლო ანტიკვანძების ნაცვლად მდგარი ტალღის კვანძები.

ხმის ტალღები

ფიზიკის დარგი, რომელიც ეხება ბგერით მოვლენებს, ეწოდება აკუსტიკადა ხმის ტალღების გაჩენასა და გავრცელებასთან დაკავშირებული ფენომენები - აკუსტიკური ფენომენები.

აირში შეკუმშვის ან იშვიათობის გავრცელების პროცესი ხდება გაზის მოლეკულების შეჯახების შედეგად, ამიტომ აირში ხმის სიჩქარე დაახლოებით უდრის მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარეს. მოლეკულების თერმული მოძრაობის საშუალო სიჩქარე მცირდება აირის ტემპერატურის კლებასთან ერთად, შესაბამისად, გაზის ტემპერატურის კლებასთან ერთად მცირდება ხმის გავრცელების სიჩქარეც. მაგალითად, წყალბადში, როდესაც ტემპერატურა ეცემა 300-დან 17 K-მდე, ხმის სიჩქარე მცირდება 1300-დან 320 მ/წმ-მდე. თანამედროვე გაზომვების მიხედვით ჰაერში ხმის სიჩქარე ნორმალურ პირობებში 331 მ/წმ-ია.

ატომებსა და მოლეკულებს შორის კავშირი სითხეებსა და მყარ სხეულებში ბევრად უფრო ხისტია, ვიდრე აირებში. მაშასადამე, სითხეებში და მყარ სხეულებში ბგერის ტალღების გავრცელების სიჩქარე ბევრად აღემატება აირებში ხმის სიჩქარეს. ხმის სიჩქარე წყალში არის 1500 მ/წმ, ხოლო ფოლადში 6000 მ/წმ.

ადამიანი ახასიათებს ნებისმიერ ბგერას მოცულობის დონის მისი აღქმის შესაბამისად.

ხმის ტალღის ზემოქმედების სიძლიერე ადამიანის ყურის ბარძაყზე დამოკიდებულია ხმის წნევაზე. ხმის წნევა- ეს არის დამატებითი წნევა, რომელიც წარმოიქმნება აირში ან სითხეში ხმის ტალღის გავლისას. ადამიანის ყურის მიერ ხმის აღქმის ქვედა ზღვარი შეესაბამება ხმის წნევას დაახლოებით 10 -5 Pa. ხმის წნევის ზედა ზღვარი, რომლის მიღწევისას ჩნდება ტკივილის შეგრძნება ყურებში, არის დაახლოებით 100 Pa. ხმის წნევის ცვლილებების დიდი ამპლიტუდის მქონე ბგერითი ტალღები ადამიანის ყური აღიქმება როგორც ხმამაღალი ბგერები, ხმის წნევის ცვლილებების მცირე ამპლიტუდით - მშვიდი ბგერები.

ბგერის ვიბრაცია, რომელიც ხდება ჰარმონიული კანონის მიხედვით, ადამიანი აღიქმება როგორც გარკვეული მუსიკალური ტონი. მაღალი სიხშირის ვიბრაცია აღიქმება როგორც ბგერები მაღალი ტონი, დაბალი სიხშირის ხმები - ბგერების მსგავსი დაბალი ტონი. ხმის ვიბრაციების დიაპაზონს, რომელიც შეესაბამება ხმის ვიბრაციის სიხშირის ორჯერ ცვლილებას, ეწოდება ოქტავა.

ბგერის ვიბრაციები, რომლებიც არ ემორჩილება ჰარმონიულ კანონს, ადამიანი აღიქვამს, როგორც რთულ ბგერას, რომელსაც აქვს ტემბრი. იმავე სიმაღლეზე, ხმები, მაგალითად, ვიოლინოსა და ფორტეპიანოს მიერ, განსხვავდება ტემბრით.

ადამიანის ყურის მიერ აღქმული ხმის ვიბრაციების სიხშირის დიაპაზონი დაახლოებით 20-დან 20000 ჰც-მდეა. გრძივი ტალღები გარემოში, რომლის წნევის ცვლილების სიხშირე 20 ჰც-ზე ნაკლებია, ეწოდება ინფრაბგერითი 20000 ჰც-ზე მეტი სიხშირით - ულტრაბგერა.

ულტრაბგერა მოქმედებს ბიოლოგიურ ობიექტებზე. დაბალი ინტენსივობით ააქტიურებს მეტაბოლურ პროცესებს, ზრდის უჯრედული მემბრანების გამტარიანობას და წარმოქმნის ქსოვილის მიკრომასაჟს. მაღალი ინტენსივობით ანადგურებს ერითროციტებს, იწვევს მიკროორგანიზმების და პატარა ცხოველების დისფუნქციას და სიკვდილს. მცენარეთა და ცხოველთა უჯრედების გარსების ულტრაბგერითი განადგურებით მათგან ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები (ფერმენტები, ტოქსინები) გამოიყოფა. ქირურგიაში ულტრაბგერითი გამოიყენება ავთვისებიანი სიმსივნეების, ხერხის ძვლების და ა.შ.

ულტრაბგერას აწარმოებს და აღიქვამს მრავალი ცხოველი. მაგალითად, ძაღლები, კატები, თაგვები ისმენენ ულტრაბგერას 100 kHz-მდე სიხშირით. ბევრი მწერი ასევე მგრძნობიარეა მათ მიმართ. ზოგიერთი ცხოველი იყენებს ულტრაბგერას სივრცეში ორიენტაციისთვის (ულტრაბგერითი მდებარეობა). ღამურა პერიოდულად ასხივებს მოკლე ულტრაბგერით სიგნალებს (30-120 kHz) ფრენის მიმართულებით. ობიექტებიდან ასახული სიგნალების დაჭერით, ცხოველი განსაზღვრავს ობიექტის პოზიციას და აფასებს მანძილს. ადგილმდებარეობის ამ მეთოდს იყენებენ დელფინებიც, რომლებიც თავისუფლად მოძრაობენ ტალახიან წყალში, სიბნელეში. ექოლოკაციისთვის ულტრაბგერის გამოყენება საკმაოდ ბუნებრივია. რაც უფრო მოკლეა გამოსხივების ტალღის სიგრძე, მით უფრო მცირეა ობიექტები, რომელთა იდენტიფიცირებაც საჭიროა. ამ შემთხვევაში, ობიექტის ხაზოვანი ზომები უნდა იყოს მეტი ან სულ მცირე ხმის ტალღის სიგრძის რიგითობაზე. ასე რომ, 80 kHz სიხშირე შეესაბამება ტალღის სიგრძეს 4 მმ. გარდა ამისა, ტალღის სიგრძის შემცირებით, რადიაციის მიმართულება უფრო ადვილი გასაგებია და ეს ძალიან მნიშვნელოვანია ექოლოკაციისთვის.

ადამიანი იყენებს ულტრაბგერით მდებარეობას ზღვის ფსკერის ტოპოგრაფიის შესასწავლად, თევზის სკოლების, აისბერგების აღმოსაჩენად. მედიცინაში ულტრაბგერითი დიაგნოსტიკა გამოიყენება, მაგალითად, შინაგანი ორგანოების სიმსივნეების იდენტიფიცირებისთვის.

ინფრაბგერა - დაბალი სიხშირის ელასტიური ტალღები - თან ახლავს ადამიანს ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ინფრაბგერის ძლიერი წყაროა ელვისებური გამონადენი (ჭექა-ქუხილი), სროლები, აფეთქებები, მეწყერი, ქარიშხალი, მანქანების მუშაობა და ურბანული ტრანსპორტი. გარკვეული სიხშირის (3-10 ჰც) მუდმივად აქტიური ძლიერი ინფრაბგერა საზიანოა ადამიანის ჯანმრთელობისთვის, მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ მხედველობის დაქვეითება, ნერვული დარღვევები, შინაგანი ორგანოების რეზონანსული ვიბრაციები და მეხსიერების დაკარგვა.

ინფრაბგერების მახასიათებელია მატერიის მიერ მათი სუსტი შთანთქმა, ამიტომ ისინი ადვილად გადიან დაბრკოლებებს და შეუძლიათ ძალიან დიდ მანძილზე გავრცელება. ეს საშუალებას იძლევა, მაგალითად, ვიწინასწარმეტყველოთ სტიქიის მოახლოება - ქარიშხალი, ცუნამი. ბევრი თევზი, ზღვის ძუძუმწოვარი და ფრინველი, როგორც ჩანს, აღიქვამს ინფრაბგერას, როდესაც ისინი რეაგირებენ ქარიშხლის მოახლოებაზე.

ხმის ტალღები, ნებისმიერ სხეულთან შეხვედრა, იწვევს იძულებით ვიბრაციას. თუ სხეულის ბუნებრივი თავისუფალი ვიბრაციების სიხშირე ემთხვევა ხმის ტალღის სიხშირეს, მაშინ საუკეთესო პირობებია ხმის ტალღიდან სხეულში ენერგიის გადაცემის პირობები - სხეული არის აკუსტიკური რეზონატორი. ამ შემთხვევაში, იძულებითი რხევების ამპლიტუდა აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას, ე.ი. აკუსტიკური რეზონანსი.

აკუსტიკური რეზონატორებია, მაგალითად, ჩასაბერი ინსტრუმენტების მილები. ამ შემთხვევაში, მილში არსებული ჰაერი მოქმედებს როგორც სხეული, რომელიც განიცდის რეზონანსულ ვიბრაციას. ყურის უნარი განასხვავოს ბგერები ხმაურით და ტემბრით ასოცირდება რეზონანსულ მოვლენებთან, რომლებიც ხდება მთავარ მემბრანაში. მთავარ მემბრანაზე მოქმედების შედეგად ხმის ტალღა იწვევს მასში არსებული გარკვეული ბოჭკოების რეზონანსულ რხევებს, რომელთა ბუნებრივი სიხშირე შეესაბამება ამ რხევის ჰარმონიული სპექტრის სიხშირეებს. ამ ბოჭკოებთან დაკავშირებული ნერვული უჯრედები აღფრთოვანებულია და ნერვულ იმპულსებს აგზავნის სმენის ანალიზატორის ცენტრალურ ნაწილში, სადაც ისინი, მთლიანობაში, იწვევენ ხმის სიმაღლისა და ტემბრის შეგრძნებას.

მსუბუქი ტალღები

მსუბუქი ტალღით, სწრაფი ( n=10 14 ჰც) ელექტრული ველის სიძლიერისა და მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორების უწყვეტი რყევები. მათი რხევები ურთიერთდაკავშირებულია და ხდება სხივის პერპენდიკულარული მიმართულებებით (სინათლის ტალღა განივია) და ისე, რომ ინტენსივობის და ინდუქციის ვექტორები ერთმანეთის პერპენდიკულარულია (სურ. 87).

როგორც ექსპერიმენტებმა აჩვენა, სინათლის ეფექტი თვალსა და სხვა მიმღებებზე განპირობებულია ელექტრული ვექტორის რყევებით, რომელსაც ე.წ. მსუბუქი. სიჩქარით გავრცელებული სიბრტყის სინუსური ტალღისთვის uმიმართულებით რ, სინათლის ვექტორის რხევები აღწერილია განტოლებით

.

სინათლეს, რომელსაც აქვს გარკვეული სიხშირე (ან ტალღის სიგრძე) ეწოდება მონოქრომატული. თუ სინათლის ვექტორის რხევები ხდება მხოლოდ ერთ სიბრტყეში, რომელიც გადის სხივში, მაშინ სინათლე ე.წ. თვითმფრინავი პოლარიზებულია. ბუნებრივი სინათლე შეიცავს ვიბრაციას ყველა მიმართულებით.

როდესაც სინათლე ერთი საშუალოდან მეორეზე გადადის, მისი სიხშირე უცვლელი რჩება და მისი შესაბამისი ტალღის სიგრძე იცვლება, რადგან. სინათლის სიჩქარე სხვადასხვა მედიაში განსხვავებულია. სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში c=3 10 8 მ/წმ.

თანმიმდევრული სინათლის ტალღები (როგორც ნებისმიერი სხვა ბუნების ტალღები) ერევა. უფრო მეტიც, დამოუკიდებელი სინათლის წყაროები (ლაზერების გარდა) არ შეიძლება იყოს თანმიმდევრული, რადგან თითოეულ მათგანში სინათლე გამოიყოფა მრავალი ატომისგან, რომლებიც ასხივებენ არათანმიმდევრულად. თანმიმდევრულობა მიიღწევა ერთი წყაროდან ტალღის ორ ნაწილად გაყოფით და შემდეგ მათი გაერთიანებით. ატომების ერთი ჯგუფის მიერ გამოსხივებული, ამგვარად მიღებული ორი ტალღა იქნება თანმიმდევრული და, თუ ზედმიწევნით, შეიძლება ჩაერიოს. პრაქტიკაში, ერთი ტალღის ორად დაყოფა შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა გზით. ტ. იუნგის მიერ შემოთავაზებულ ინსტალაციაში თეთრი სინათლე გადის ვიწრო ხვრელში ს(სურ. 88, ა), შემდეგ გამოიყენეთ ორი ხვრელი S1და S2სხივი ორად იყოფა. ეს ორი სხივი, ერთმანეთზე გადაფარებული, ქმნიან თეთრ ზოლს ეკრანის ცენტრში და ირისისფერია კიდეების გასწვრივ.სინათლის ჩარევა ხსნის საპნის ბუშტების და წყალზე თხელი ზეთის ფენების ფერს. სინათლის ტალღები ნაწილობრივ აირეკლება თხელი ფილმის ზედაპირიდან და ნაწილობრივ გადადის მასში. ფილმის მეორე საზღვარზე ტალღები კვლავ აირეკლება (სურ. 88, ბ). თხელი ფირის ორი ზედაპირის მიერ არეკლილი სინათლის ტალღები ერთი და იმავე მიმართულებით მოძრაობენ, მაგრამ სხვადასხვა გზას გადიან. ბილიკის სხვაობით, რომელიც არის ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვის ნამრავლი:

შეინიშნება ჩარევის მაქსიმუმი.

განსხვავებით, რომელიც არის ნახევრად ტალღების უცნაური რაოდენობის ნამრავლი:

,

შეინიშნება ჩარევის მინიმუმი. როდესაც მაქსიმალური პირობა დაკმაყოფილებულია სინათლის ერთი ტალღის სიგრძისთვის, მაშინ ის არ არის დაკმაყოფილებული სხვა ტალღის სიგრძისთვის. აქედან გამომდინარე, თეთრი შუქით განათებული თხელი უფერო გამჭვირვალე ფილმი ფერადი ჩანს. ფილმის სისქის ან სინათლის ტალღების დაცემის კუთხის შეცვლისას იცვლება ბილიკის განსხვავება და მაქსიმალური პირობა დაკმაყოფილებულია ტალღის განსხვავებული სიგრძის სინათლისთვის.

ზოგიერთი ნაჭუჭის (მარგალიტის დედა) კაშკაშა, მოლურჯო ფერი, ფრინველის ბუმბული, რომლის ზედაპირზე თვალისთვის უხილავი ყველაზე თხელი, გამჭვირვალე ქერცლებია, ყველა ფერით მოლურჯო, ასევე შეიძლება აიხსნას ჩარევით.

ჩარევის მეთოდებმა ფართო გამოყენება ჰპოვა მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების რიგ სფეროებში. ჩარევის ნიმუში ძალიან მგრძნობიარეა ფაქტორების მიმართ, რომლებიც ცვლის სხივების ბილიკის განსხვავებას. ეს არის სიგრძის, სიმკვრივის, რეფრაქციული მაჩვენებლების, ზედაპირის გასაპრიალებელი ხარისხის და ა.შ. მაღალი სიზუსტის გაზომვის საფუძველი. ერთ-ერთი აპლიკაცია არის ოპტიკის განმანათლებლობა. შუშის ოპტიკური მოწყობილობების (მაგალითად, ლინზების) ზედაპირებით არეკლილი შუქის შესამცირებლად, ამ ზედაპირებზე გამოიყენება სპეციალური გამჭვირვალე თხელი ფილმი. მისი სისქე ისეა შერჩეული, რომ ორივე ზედაპირიდან არეკლილი გარკვეული ტალღის სიგრძის სხივები ძირითადად ჩაქრება ჩარევის გამო. ფირის გარეშე, სინათლის ენერგიის 10%-მდე იკარგება თითოეულ ლინზაზე.

სინათლის გადახრის ფენომენი გავრცელების სწორხაზოვანი მიმართულებიდან დაბრკოლების კიდეზე გავლისას ე.წ. სინათლის დიფრაქცია. სინათლის მცირე ტალღის სიგრძის გამო, დიფრაქციის ნიმუში ნათელია, თუ დაბრკოლებები ან ხვრელები მცირეა (ტალღის სიგრძესთან შედარებით). სინათლის დიფრაქციას ყოველთვის თან ახლავს ჩარევა (ჰაიგენს-ფრენელის პრინციპი). ამის საფუძველზე, როდესაც ეკრანზე გაუმჭვირვალე დისკი ანათებს, მისი ჩრდილის ცენტრში მსუბუქი ლაქის მიღება შესაძლებელია, ხოლო მრგვალი ხვრელიდან ცენტრში მუქი ლაქის მიღება. დიფრაქციის ნიმუში თეთრ შუქზე არის ფერი.

სინათლის დიფრაქციის ფენომენი გამოიყენება სპექტრალურ ინსტრუმენტებში. ასეთი მოწყობილობების ერთ-ერთი მთავარი ელემენტია დიფრაქციული ბადე. დიფრაქციული ბადე არის სინათლისთვის გამჭვირვალე პარალელური ვიწრო ჭრილების ნაკრები, რომლებიც გამოყოფილია გაუმჭვირვალე უფსკრულით (ნახ. 89). საუკეთესო ბადეებს აქვს 2000-მდე ხაზი 1 მმ ზედაპირზე. ამ შემთხვევაში, ბადეების მთლიანი სიგრძე 100-150 მმ-ია. ასეთი ბადეები, როგორც წესი, მიიღება პარალელური შტრიხების - ნაკაწრების - მინის ფირფიტაზე სპეციალური მანქანების გამოყენებით. ხელუხლებელი ადგილები თამაშობს ჭრილობის როლს, ხოლო ნაკაწრები, რომლებიც აფანტავს შუქს, გაუმჭვირვალე ხარვეზების როლს ასრულებს. თუ გაპრიალებულ ლითონის ზედაპირზე დაიტანება გაუმჭვირვალე შტრიხები (ნაკაწრები), მაშინ მიიღება ე.წ ამრეკლავი დიფრაქციული ბადე. ჯამი თანსიგანე ახარვეზები და ხარვეზები ბჭრილებს შორის ეწოდება პერიოდი ან გისოსის მუდმივი:

განვიხილოთ დიფრაქციული ბადეების ელემენტარული თეორიის ძირითადი პუნქტები. მოდით, სიგრძის სიბრტყე მონოქრომატული ტალღა ლ(სურ. 90). ჭრილებში მეორადი წყაროები ქმნიან სინათლის ტალღებს, რომლებიც ვრცელდება ყველა მიმართულებით. მოდით ვიპოვოთ ის პირობა, რომლითაც სლოტებიდან მომავალი ტალღები აძლიერებენ ერთმანეთს. ამისთვის განვიხილავთ ტალღებს, რომლებიც გავრცელდებიან კუთხით განსაზღვრული მიმართულებით ჯ. მეზობელი სლოტების კიდეებიდან ტალღებს შორის ბილიკის განსხვავება უდრის სეგმენტის სიგრძეს AC. თუ ტალღების სიგრძის მთელი რიცხვი ერგება ამ სეგმენტს, მაშინ ტალღები ყველა სლოტიდან, შეკრებით, გააძლიერებენ ერთმანეთს. სამკუთხედიდან ABCშეგიძლიათ იპოვოთ ფეხის სიგრძე AC:

მაქსიმუმი შეინიშნება კუთხით ჯმდგომარეობით განსაზღვრული

,

სადაც კ=0, 1, 2,… ამ მაქსიმუმებს ძირითადი ეწოდება.

გასათვალისწინებელია, რომ მაქსიმალური პირობის დაკმაყოფილებისას ძლიერდება არა მხოლოდ სლოტების მარცხენა (სურათის მიხედვით) კიდეებიდან გამომავალი ტალღები, არამედ სლოტების ყველა სხვა წერტილიდან გამომავალი ტალღებიც. პირველი სლოტის თითოეული წერტილი შეესაბამება მეორე სლოტის წერტილს მანძილზე თან. მაშასადამე, ამ წერტილების მიერ გამოსხივებული მეორადი ტალღების ბილიკების სხვაობა უდრის და ეს ტალღები ორმხრივად ძლიერდება.

კონვერტაციული ლინზა მოთავსებულია გისოსის უკან, რომლის ფოკუსურ სიბრტყეში მდებარეობს ეკრანი. ლინზა ფოკუსირებას უკეთებს სხივებს, რომლებიც პარალელურად მიდიან ერთ წერტილში, სადაც ტალღები ემატება და ერთმანეთს ძლიერდება.

მას შემდეგ, რაც მაქსიმალური პოზიცია (გარდა ცენტრალური შესაბამისი კ=0) დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე, მაშინ ბადე ყოფს თეთრ შუქს სპექტრად(სურ. 91). Უფრო ლ, მოცემული ტალღის სიგრძის შესაბამისი შემდგომი ერთი ან მეორე მაქსიმუმი მდებარეობს ცენტრალური მაქსიმუმიდან. თითოეული ღირებულება კშეესაბამება მის სპექტრს.

დიფრაქციული ბადეებით შეიძლება გაკეთდეს ტალღის სიგრძის ძალიან ზუსტი გაზომვა. თუ საცრემლე პერიოდი ცნობილია, მაშინ ტალღის სიგრძის განსაზღვრა მცირდება კუთხის გაზომვამდე. ჯმიმართულების შესაბამისი მაქსიმუმ.

თუ პეპლების ფრთებს მიკროსკოპის ქვეშ დააკვირდებით, ხედავთ, რომ ისინი შედგება ელემენტების დიდი რაოდენობით, რომელთა ზომა ხილული სინათლის ტალღის სიგრძის სიდიდის რიგია. ამრიგად, პეპლის ფრთა არის ერთგვარი დიფრაქციული ბადე. ცისარტყელის ზოლი ასევე ჩანს ჭრიჭინების და სხვა მწერების თვალებში. იგი იქმნება იმის გამო, რომ მათი რთული თვალები შედგება დიდი რაოდენობით ინდივიდუალური "თვალებისგან" - ასპექტებისგან, ე.ი. ასევე არის "ცოცხალი" დიფრაქციული ბადეები.

სინათლის ჩარევის ქვეშ გასაგებია სინათლის ტალღების ასეთი დამატება, რის შედეგადაც იქმნება მათი გაძლიერებისა და შესუსტების სტაბილური ნიმუში. სინათლის ჩარევის მისაღებად საჭიროა გარკვეული პირობების დაცვა.

სინათლის დიფრაქცია არის სინათლის გადახრის ფენომენი სწორხაზოვანი გავრცელებისგან მკვეთრი არაერთგვაროვნების მქონე გარემოში. დიფრაქციის დაკვირვების შესაძლებლობა დამოკიდებულია ტალღის სიგრძის თანაფარდობაზე და არაერთგვაროვნების ზომაზე. პირობითობის გარკვეული ხარისხით არსებობს სფერული ტალღების დიფრაქცია (ფრესნელის დიფრაქცია) და სიბრტყე-პარალელური ტალღების დიფრაქცია (ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია). დიფრაქციის ნიმუშის აღწერა შესაძლებელია მეორადი ტალღების ჩარევის გათვალისწინებით.

თავი ეხება ჰოლოგრაფიას, როგორც მეთოდს, რომელიც დაფუძნებულია ინტერფერენციასა და დიფრაქციაზე.

24.1. თანმიმდევრული სინათლის წყაროები. ტალღების უდიდესი გაძლიერებისა და შესუსტების პირობები

გარემოში გავრცელებული ტალღების დამატება განისაზღვრება შესაბამისი რხევების დამატებით. ელექტრომაგნიტური ტალღების დამატების უმარტივესი შემთხვევა შეინიშნება, როდესაც მათი სიხშირეები ერთნაირია და ელექტრული ვექტორების მიმართულებები ემთხვევა. ამ შემთხვევაში, შედეგად მიღებული ტალღის ამპლიტუდა შეიძლება ვიპოვოთ ფორმულით (7.20), რომელსაც ვწერთ ელექტრული ველის სიძლიერისთვის სახით:

სინათლის წყაროების ტიპებიდან გამომდინარე, ტალღის დამატების შედეგი შეიძლება ფუნდამენტურად განსხვავებული იყოს.

პირველ რიგში, განიხილეთ ტალღების დამატება, რომლებიც მოდის ჩვეულებრივი სინათლის წყაროებიდან (ნათურა, ალი, მზე და ა.შ.). თითოეული ასეთი წყარო წარმოადგენს უზარმაზარი რაოდენობის გამოსხივების ატომების კრებულს. დან-

ერთი ატომი ასხივებს ელექტრომაგნიტურ ტალღას დაახლოებით 10 -8 წამის განმავლობაში და გამოსხივება არის შემთხვევითი მოვლენა, ამიტომ ფაზური სხვაობა Δ φ ფორმულაში (24.1) იღებს შემთხვევით მნიშვნელობებს. ამ შემთხვევაში, საშუალო მნიშვნელობა ყველა ატომის გამოსხივებაზე cos Δφუდრის ნულს. (24.1-ის) ნაცვლად, ჩვენ ვიღებთ საშუალო თანასწორობას სივრცეში იმ წერტილებისთვის, სადაც ორი ჩვეულებრივი სინათლის წყაროდან გამომავალი ორი ტალღა ემატება:

= + . (24.2)

ვინაიდან ტალღის ინტენსივობა ამპლიტუდის კვადრატის პროპორციულია, მაშინ (24.2)-დან გვაქვს ინტენსივობების დამატების პირობა. / 1 და / 2 ტალღები:

მე= /1+ /2 . (24.3)

ეს ნიშნავს, რომ ორი (ან მეტი) ჩვეულებრივი სინათლის წყაროდან გამომავალი გამოსხივების ინტენსივობისთვის დაკმაყოფილებულია დამატების საკმაოდ მარტივი წესი: მთლიანი გამოსხივების ინტენსივობა უდრის დამატებული ტალღების ინტენსივობის ჯამს. ეს შეინიშნება ყოველდღიურ პრაქტიკაში: ორი ნათურის განათება უდრის თითოეული ნათურის მიერ ცალკე შექმნილი განათების ჯამს.

თუ Δ φ უცვლელი რჩება, შეინიშნება სინათლის ჩარევა. შედეგად მიღებული ტალღის ინტენსივობა სივრცის სხვადასხვა წერტილში იღებს მნიშვნელობებს მინიმალურიდან მაქსიმუმამდე.

სინათლის ჩარევა წარმოიქმნება კოორდინირებული,თანმიმდევრულიწყაროები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მუდმივ ფაზურ განსხვავებას დროთა განმავლობაშიΔ φ ტალღის ტერმინები სხვადასხვა წერტილში. ტალღებს, რომლებიც აკმაყოფილებენ ამ პირობას, ეწოდებათანმიმდევრული.

ჩარევა შეიძლება განხორციელდეს ერთი და იგივე სიხშირის ორი სინუსოიდური ტალღისგან, მაგრამ ასეთი სინათლის ტალღების შექმნა პრაქტიკულად შეუძლებელია, ამიტომ თანმიმდევრული ტალღები მიიღება წყაროდან მომდინარე სინათლის ტალღის გაყოფით.

ეს მეთოდი გამოიყენება იანგის მეთოდი.წყაროდან მომავალი სფერული ტალღის გზაზე S,დამონტაჟებულია გაუმჭვირვალე ბარიერი ორი სლოტით (ნახ. 24.1). ტალღის ზედაპირის წერტილები, რომლებიც მიაღწიეს ბარიერს, ხდება თანმიმდევრული მეორადი ტალღების ცენტრები, შესაბამისად, სლოტები შეიძლება ჩაითვალოს თანმიმდევრულ წყაროებად. Ეკრანზე ეშეინიშნება ჩარევა.

კიდევ ერთი მეთოდია ვირტუალური სურათის მიღება S"წყარო ს(სურ. 24.2) სპეციალური ერთფენიანი სარკის გამოყენებით

(ლოიდის სარკე).წყაროები სდა S" თანმიმდევრულია. ისინი ქმნიან პირობებს ტალღის ჩარევისთვის. ნახატზე ნაჩვენებია ორი ჩარევის სხივი, რომლებიც ხვდება წერტილს. მაგრამეკრანი ე.

ვინაიდან ინდივიდუალური ატომის τ რადიაციული დრო შეზღუდულია, სხივების ბილიკების განსხვავება δ 1 და 2 ჩარევის დროს არ შეიძლება იყოს ძალიან დიდი, წინააღმდეგ შემთხვევაში წერტილში მაგრამსხვადასხვა, არათანმიმდევრული ტალღები შეხვდება. Δ-ის უდიდესი მნიშვნელობა ინტერფერენციისთვის განისაზღვრება სინათლის სიჩქარით და ატომის გამოსხივების დროით:

δ = თანτ = 3? 108 . 10-8 = 3 მ (24.4)

ჩარევის ნიმუში შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით (24.1), თუ ცნობილია ჩარევის ტალღების ფაზური სხვაობა და მათი ამპლიტუდები.

განსაკუთრებული შემთხვევები პრაქტიკულ ინტერესს იწვევს: ტალღების უდიდესი გაძლიერება არის მაქსიმალური ინტენსივობა (მაქს),უდიდესი შესუსტება - მინიმალური ინტენსივობა (წთ).

გაითვალისწინეთ, რომ პირობები მაქსიმალური და მინი-

უფრო მოსახერხებელია ინტენსივობის მწვერვალების გამოხატვა არა ფაზის სხვაობის, არამედ ბილიკების სხვაობის მიხედვით, რადგან ჩარევის დროს თანმიმდევრული ტალღების მიერ გავლილი ბილიკები, როგორც წესი, ცნობილია. ეს ვაჩვენოთ I, II სიბრტყე ტალღების ჩარევის მაგალითით, რომელთა D ვექტორები პერპენდიკულარულია ნახატის სიბრტყეზე (სურ. 24.3).

ვექტორის და ამ ტალღების რხევები რაღაც B წერტილში, დისტანციურად x 1 და x 2

შესაბამისად თითოეული წყაროდან, წარმოიქმნება ჰარმონიული კანონის მიხედვით ბრინჯი. 24.3

24.2. სინათლის ჩარევა თხელ ფირფიტებში (ფილმი). განმანათლებლური ოპტიკა

თანმიმდევრული ტალღების ფორმირება და ჩარევა ასევე ხდება მაშინ, როდესაც სინათლე ხვდება თხელ გამჭვირვალე ფირფიტას ან ფილმს. სინათლის სხივი ეცემა სიბრტყის პარალელურ ფირფიტაზე (სურ. 24.4). რეი 1 ამ სხივიდან ურტყამს წერტილს ა,ნაწილობრივ არეკლილი (სხივი 2), ნაწილობრივ რეფრაქციული (სხივი ვარ).რეფრაქციული სხივი აისახება წერტილის ფირფიტის ქვედა საზღვარზე მ.არეკლილი სხივი ირღვევა წერტილში in,გამოდის პირველ ოთხშაბათს (სხივი 3). სხივები 2 და 3 წარმოიქმნება ერთი და იგივე სხივიდან, ამიტომ ისინი თანმიმდევრულია და ხელს უშლიან. იპოვნეთ ოპტიკური ბილიკის განსხვავება 2 და 3. ამისთვის წერტილიდან inდახაზეთ ნორმალური მზესხივებს. პირდაპირიდან მზესანამ სხივები შეხვდება, მათი ოპტიკური ბილიკის განსხვავება არ შეიცვლება, ობიექტივი ან თვალი არ გამოიწვევს დამატებით ფაზურ განსხვავებას.

ერთ წერტილში განსხვავებულობამდე აეს სხივები სხვებთან ერთად, რომლებიც არ არის ნაჩვენები ნახ. 24.4, ჩამოყალიბდა სხივი 1 და ამიტომ ბუნებრივად ჰქონდა იგივე ფაზა. რეი 3 მანძილი გაიარა \ვარ\+ |MV| თეფშში გარდატეხის ინდექსით n, სხივი 2 - მანძილი \AC| ჰაერში, ასე რომ, მათი ოპტიკური ბილიკის განსხვავება:

ბრინჯი. 24.4

1 ციკლური პროცესებისთვის არ აქვს მნიშვნელობა ფაზა მცირდება თუ იზრდება π-ით, ამიტომ ექვივალენტური იქნება ლაპარაკი არა დანაკარგზე, არამედ ნახევარი ტალღის მოპოვებაზე, თუმცა ასეთი ტერმინოლოგია არ გამოიყენება.

(24.22)-დან ჩანს, რომ მნიშვნელოვნად განსხვავებული ამპლიტუდის მქონე ტალღები ერევა გადაცემულ სინათლეში, ამიტომ მაქსიმალური და მინიმალური ერთმანეთისგან ცოტათი განსხვავდება და ჩარევა ძნელად შესამჩნევია.

მოდით გავაანალიზოთ დამოკიდებულებები (24.17) და (24.18). თუ მონოქრომატული გამოსხივების პარალელური სხივი ეცემა თხელ სიბრტყე-პარალელურ ფირფიტაზე რაიმე კუთხით, მაშინ, ამ ფორმულების მიხედვით, ფირფიტა გამოიყურება კაშკაშა ან ბნელი არეკლილი სინათლეში.

როდესაც ფირფიტა განათებულია თეთრი შუქით, მაქსიმალური და მინიმალური პირობები დაკმაყოფილებულია ინდივიდუალური ტალღის სიგრძეებისთვის, ფირფიტა გახდება ფერადი, ხოლო არეკლილი და გადაცემული შუქის ფერები ერთმანეთს ავსებენ თეთრს.

რეალურ პირობებში, დაცემის სხივი არ არის მკაცრად პარალელური და არ აქვს ერთი კონკრეტული დაცემის კუთხე. მე.ასეთი მცირე გავრცელება მემნიშვნელოვანი ფირფიტის სისქით ლშეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი განსხვავება მარცხენა ნაწილებს შორის ფორმულებში (24.17) და (24.18) და მაქსიმალური და მინიმალური პირობები არ იქნება დაცული სინათლის სხივის ყველა სხივისთვის. ეს არის ერთ-ერთი მოსაზრება, რომელიც განმარტავს, თუ რატომ შეიძლება შეინიშნოს ჩარევა მხოლოდ თხელ ფირფიტებსა და ფილმებში.

როდესაც მონოქრომატული სინათლე ეცემა ცვლადი სისქის ფირფიტაზე, თითოეული მნიშვნელობა ლშეესაბამება მის ჩარევის მდგომარეობას, ამიტომ ფირფიტა გადაკვეთილია ღია და მუქი ხაზებით (ზოლებით) - თანაბარი სისქის ხაზები.ასე რომ, სოლი ეს არის პარალელური ხაზების სისტემა (ნახ. 24.6), ლინზასა და ფირფიტას შორის ჰაერის უფსკრული - რგოლები. (ნიუტონის ბეჭდები).

როდესაც ცვლადი სისქის ფირფიტა ანათებს თეთრი შუქით, მიიღება ფერადი ლაქები და ხაზები: ფერადი საპნის ფილმები,

ბრინჯი. 24.6

ნავთობისა და ზეთის ფილმები წყლის ზედაპირზე, ზოგიერთი მწერისა და ფრინველის ფრთების მოლურჯო ფერები. ამ შემთხვევაში, ფილმების სრული გამჭვირვალობა არ არის საჭირო.

განსაკუთრებული პრაქტიკული ინტერესია თხელ ფენებში ჩარევა მოწყობილობების შექმნასთან დაკავშირებით, რომლებიც ამცირებენ ოპტიკური სისტემების მიერ ასახული სინათლის ენერგიის ნაწილს და ზრდის.

რაც, შესაბამისად, ენერგია მიეწოდება ჩამწერ სისტემებს - ფოტოგრაფიულ ფირფიტას, თვალს და ა.შ. ამ მიზნით, ოპტიკური სისტემების ზედაპირები დაფარულია ლითონის ოქსიდების თხელი ფენით ისე, რომ სპექტრის მოცემული რეგიონისთვის გარკვეული ტალღის საშუალო სიგრძისთვის მინიმალური ჩარევა იყოს არეკლილი სინათლეში. შედეგად, გაიზრდება გადაცემული სინათლის წილი. ოპტიკური ზედაპირების სპეციალური ფილებით დაფარვას ეწოდება ოპტიკის ანტირეფლექსია, ხოლო თავად ოპტიკურ პროდუქტებს ასეთი საფარით ე.წ. განათებული ოპტიკა.

თუ რამდენიმე სპეციალურად შერჩეული ფენა გამოიყენება შუშის ზედაპირზე, მაშინ შეიძლება შეიქმნას ამრეკლავი სინათლის ფილტრი, რომელიც, ჩარევის გამო, გადასცემს ან ასახავს ტალღის სიგრძის გარკვეულ დიაპაზონს.

24.3. ინტერფერომეტრები და მათი აპლიკაციები. ინტერფერენციის მიკროსკოპის კონცეფცია

სინათლის ჩარევა გამოიყენება სპეციალურ მოწყობილობებში - ინტერფერომეტრები- მაღალი სიზუსტით გაზომოს ტალღის სიგრძე, მცირე მანძილი, ნივთიერებების გარდატეხის მაჩვენებლები და განსაზღვროს ოპტიკური ზედაპირების ხარისხი.

ნახ. 24.7 გვიჩვენებს მიკროსქემის დიაგრამას მაიკლსონის ინტერფერომეტრი,რომელიც მიეკუთვნება ორსხივიანთა ჯგუფს, ვინაიდან მასში სინათლის ტალღა ყოფს 1-ს და მისი ორივე ნაწილი, რომელმაც სხვა გზა გაიარა, ერევა.

რეი 1 მონოქრომატული შუქი წყაროდან სეცემა 45° კუთხით სიბრტყის პარალელურ მინის ფირფიტაზე მაგრამ,რომლის უკანა ზედაპირი გამჭვირვალეა, რადგან იგი დაფარულია ვერცხლის ძალიან თხელი ფენით. წერტილში ოეს სხივი იყოფა ორ სხივად 2 და 3, რომლის ინტენსივობა დაახლოებით იგივეა. რეი 2 აღწევს სარკეში I, არეკლილი, გარდატეხილი ფირფიტაში მაგრამდა ნაწილობრივ ტოვებს ფირფიტას - სხივს 2". რეი 3 წერტილიდან ომიდის სარკეში II, აირეკლება, ბრუნდება ფირფიტაზე მაგრამ,სადაც ნაწილობრივ აირეკლება, - სხივი 3" . სხივები 2" და 3" დამკვირვებლის თვალში მოხვედრა, თანმიმდევრულია, მათი ჩარევა შეიძლება დარეგისტრირდეს.

ჩვეულებრივ I და II სარკეები ისეა მოწყობილი, რომ სხივები 2 და 3 ერთი და იგივე სიგრძის ბილიკები გადის დივერგენციიდან შეხვედრამდე. და ოპტიკური

1 მკაცრად რომ ვთქვათ, ორზე მეტი სხივი შეიძლება ჩამოყალიბდეს მრავალჯერადი არეკვლის გამო, მაგრამ მათი ინტენსივობა უმნიშვნელოა.

1 სხივების დაცემის სხვადასხვა კუთხიდან გამომდინარეს თეფშზე მაგრამ ან I და 11 სარკეების არამკაცრი პერპენდიკულარულობა, ჩარევის ნიმუში თითქმის ყოველთვის წარმოდგენილია ზოლებით (შესაბამისად, თანაბარი დახრილობის ან თანაბარი სისქის ზოლები). ეს საკითხი დეტალურად არ განიხილება.

Როგორც ვნახეთ, ჩარევის რეფრაქტომეტრი(ინტერფერომეტრი, რომელიც ადაპტირებულია გარდატეხის ინდექსის გასაზომად) შეუძლია დაარეგისტრიროს რეფრაქციული ინდექსის ცვლილებები მეექვსე ათობითი ადგილზე.

ჩარევის რეფრაქტომეტრი გამოიყენება, კერძოდ, სანიტარიული და ჰიგიენური მიზნებისთვის მავნე აირების შემცველობის დასადგენად.

ინტერფერომეტრის დახმარებით მაიკლსონმა დაამტკიცა სინათლის სიჩქარის დამოუკიდებლობა დედამიწის მოძრაობისგან, რაც იყო ერთ-ერთი ექსპერიმენტული ფაქტი, რომელიც ემსახურებოდა ფარდობითობის სპეციალური თეორიის შექმნას.

ორსხივიანი ინტერფერომეტრისა და მიკროსკოპის კომბინაცია, რომელსაც ინტერფერენციული მიკროსკოპი ეწოდება, ბიოლოგიაში გამოიყენება გამჭვირვალე მიკრო ობიექტების რეფრაქციული ინდექსის, მშრალი ნივთიერების კონცენტრაციისა და სისქის გასაზომად.

ჩარევის მიკროსკოპის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 24.8. სინათლის სხივი, როგორც ინტერფერომეტრში, წერტილში მაგრამორად იკვეთება, ერთი სხივი გადის გამჭვირვალე მიკრო-ობიექტზე M, ხოლო მეორე - მის გარეთ. წერტილში დსხივები აერთიანებს და ერევა, ჩარევის შედეგი გამოიყენება გაზომილი პარამეტრის განსასჯელად.

24.4. ჰაიგენს-ფრესნელის პრინციპი

სინათლის დიფრაქციის გამოთვლა და ახსნა შეიძლება მოხდეს დაახლოებით გამოყენებით პრინციპიჰიუგენს-ფრენელი.

ჰაიგენსის მიხედვით, ტალღის ზედაპირის თითოეულ წერტილს, რომელსაც ტალღა მიაღწია მოცემულ მომენტში არის ელემენტარული მეორადი ტალღების ცენტრი,მათი გარე გარსი იქნება ტალღის ზედაპირი დროის შემდეგ მომენტში (ნახ. 24.9; S 1 და S 2 არის ტალღის ზედაპირი, შესაბამისად, მომენტებში t1და t2; t2>t1).

ფრენელმა შეავსო ჰაიგენსის ეს პოზიცია იდეის შემოტანით თანმიმდევრულობამეორადი ტალღები და მათი ჩარევა.

ამ განზოგადებულ ფორმაში ამ იდეებს ე.წ პრინციპიჰიუგენს-ფრენელი.

სივრცის გარკვეულ წერტილში დიფრაქციის შედეგის დასადგენად, უნდა გამოვთვალოთ ჰაიგენსის პრინციპის მიხედვით,

ბრინჯი. 24.9

Fresnel, მეორადი ტალღების ჩარევა, რომლებიც მოხვდნენ ამ წერტილში ტალღის ზედაპირიდან. თვითნებური ფორმის ტალღის ზედაპირისთვის, ასეთი გაანგარიშება საკმაოდ რთულია, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში (სფერული ან ბრტყელი ტალღის ზედაპირი, წერტილის სიმეტრიული მდებარეობა ტალღის ზედაპირთან შედარებით და გაუმჭვირვალე ბარიერი), გამოთვლები შედარებით მარტივია. ტალღის ზედაპირი დაყოფილია ცალკეულ მონაკვეთებად (ფრრენელის ზონები),განლაგებულია გარკვეული გზით, რაც ამარტივებს მათემატიკურ მოქმედებებს.

24.5. დიფრაქცია ჭრილით პარალელურ სხივებში

ვიწრო გრძელ ჭრილზე, რომელიც მდებარეობს ბრტყელ გაუმჭვირვალე ბარიერში MN,მონოქრომატული სინათლის სიბრტყის პარალელური სხივი ეცემა ნორმალურად (ნახ. 24.10; \AB | = ა- სლოტის სიგანე; L-კონვერტაციული ობიექტივი ეკრანთან ფოკუსურ სიბრტყეში ედიფრაქციის ნიმუშის დასაკვირვებლად).

დიფრაქცია რომ არ არსებობდეს, მაშინ სინათლის სხივები, რომლებიც გადის ჭრილში, ფოკუსირებული იქნებოდა წერტილზე. ო,დევს ლინზის მთავარ ოპტიკურ ღერძზე. სინათლის დიფრაქცია ჭრილით მნიშვნელოვნად ცვლის ფენომენს.

ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ სინათლის სხივის ყველა სხივი მოდის ერთი დისტანციური წყაროდან 1 და, შესაბამისად, თანმიმდევრულია. ABარის ტალღის ზედაპირის ნაწილი, რომლის თითოეული წერტილი არის მეორადი ტალღების ცენტრი, რომელიც ვრცელდება ჭრილის უკან ყველა შესაძლო მიმართულებით. შეუძლებელია ყველა ამ მეორადი ტალღის გამოსახვა; ამიტომ, ნახ. 24.10 გვიჩვენებს მხოლოდ მეორად ტალღებს, რომლებიც ავრცელებენ α კუთხით დაცემის სხივის მიმართულებას და ბადე ნორმალურს. ობიექტივი შეაგროვებს ამ ტალღებს ერთ წერტილში ო"ეკრანზე, სადაც შეინიშნება მათი ჩარევა. (პუნქტის პოზიცია ო"მიღებული, როგორც გადაკვეთა CO "ლინზის გვერდითი ღერძის ფოკუსურ სიბრტყესთან, შედგენილი α კუთხით.)

მეორადი ტალღების ჩარევის შედეგის გასარკვევად ჩვენ გავაკეთებთ შემდეგ კონსტრუქციებს. დავხატოთ პერპენდიკულარი ახ.წმიმართულებისკენ

1 თითქმის წერტილის წყარო შეიძლება განთავსდეს ლინზის ფოკუსში, რომელიც არ არის ნაჩვენები ნახ. 24.10, ასე რომ, ლინზიდან გავრცელდება თანმიმდევრული ტალღების პარალელური სხივი.

ბრინჯი. 24.10

მეორადი ტალღების სხივი. ყველა მეორადი ტალღების ბილიკები ახ.წადრე ო"იქნება ტავოქრონული, ლინზა არ შეიტანს დამატებით ფაზურ განსხვავებას მათ შორის, ასე რომ, ბილიკის განსხვავება, რომელიც წარმოიქმნება მეორად ტალღებში ახ.წ.შეინახება წერტილში ო".

მოდი დავამსხვრიოთ BDსეგმენტებად ტოლი λ /2. ნახ. 24.10, სამი ასეთი სეგმენტი მიიღება: \BB 2 \ = \ 2-ში 1-ში \ = \B 1D \ = λ/2. წერტილებიდან გადაფურცვლა 2-შიდა 1-შისწორი, პარალელური ახ.წ.დავყოთ ABთანაბარ ფრენელის ზონებად: \ AA 1 \ = | AA 2 | = | A 2 B \. ნებისმიერი მეორადი ტალღა, რომელიც მოდის ერთი ფრესნელის ზონის ნებისმიერი წერტილიდან, შეიძლება მოიძებნოს მეზობელ ზონებში, შესაბამის მეორად ტალღებში, ისე, რომ მათ შორის ბილიკის სხვაობა იქნება λ /2.

მაგალითად, მეორადი ტალღა, რომელიც მოდის წერტილიდან A 2არჩეული მიმართულებით გადადის O წერტილამდე "მანძილი λ/2-ით მეტია ვიდრე A 1 წერტილიდან გამომავალი ტალღა და ა.შ. მაშასადამე, მეორადი ტალღები, რომლებიც მოდის ორი მიმდებარე ფრესნელის ზონიდან, გააუქმებენ ერთმანეთს, რადგან ისინი განსხვავდებიან ფაზა π.

ზონების რაოდენობა, რომლებიც ჯდება ჭრილში, დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე λ და კუთხეზე α. თუ უფსკრული ABდაყოფილია კენტ რაოდენობად ფრენელის ზონებად მშენებლობის დროს, ა BD- კენტი რაოდენობის სეგმენტების ტოლი λ / 2, შემდეგ წერტილში O "არსებობს მაქსიმალური ინტენსივობასვეტა:

მიმართულება, რომელიც შეესაბამება α = 0 კუთხეს, ასევე შეესაბამება მაქსიმუმს, რადგან ყველა მეორადი ტალღა მივა ოიმავე ფაზაში.

თუ უფსკრული ABდაყოფილია ფრესნელის ზონების ლუწი რაოდენობით, მაშინ არის მინიმალური ინტენსივობასვეტა:

ბრინჯი. 24.11

ასე რომ, ეკრანზე უჰმიიღება მსუბუქი (მაქსიმალური) და მუქი (მინიმალური) ზოლების სისტემა, რომლის ცენტრები შეესაბამება პირობებს (24.26) ან (24.27), სიმეტრიულად განლაგებულია ცენტრალურის მარცხნივ და მარჯვნივ (α = 0), ყველაზე კაშკაშა. , ბენდი. ინტენსივობა მედანარჩენი მაქსიმუმი მცირდება ცენტრალური მაქსიმუმიდან დაშორებით (ნახ. 24.11).

თუ ჭრილი განათებულია თეთრი შუქით, მაშინ ეკრანზე უჰ[სმ. (24.26), (24.27)] იქმნება ფერადი ზოლების სისტემა, მხოლოდ ცენტრალური მაქსიმუმი შეინარჩუნებს შემხვედრი სინათლის ფერს, ვინაიდან α = 0-ზე სინათლის ყველა ტალღის სიგრძე გაძლიერებულია.

სინათლის დიფრაქცია, ისევე როგორც ჩარევა, დაკავშირებულია სივრცეში ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგიის გადანაწილებასთან. ამ თვალსაზრისით, სლოტი გაუმჭვირვალე ეკრანზე არ არის მხოლოდ სისტემა, რომელიც ზღუდავს სინათლის ნაკადის გამოყენებას, არამედ ამ ნაკადის გადანაწილებას სივრცეში.

იმისათვის, რომ გავიგოთ ჭრილის სიგანესა და ტალღის სიგრძეს შორის თანაფარდობის გავლენა დიფრაქციის ნიმუშის დაკვირვების შესაძლებლობაზე, განიხილეთ რამდენიმე განსაკუთრებული შემთხვევა:

24.6. დიფრაქციული ბადე. დიფრაქციული სპექტრი

დიფრაქციული ბადე- ოპტიკური მოწყობილობა, რომელიც წარმოადგენს დიდი რაოდენობით პარალელური, ჩვეულებრივ, თანაბრად დაშორებული სლოტების კოლექციას.

დიფრაქციული ბადე შეიძლება მიღებულ იქნას მინის ფირფიტაზე გაუმჭვირვალე ნაკაწრების (დარტყმების) გამოყენებით. დაუკაწრავი ადგილები - ბზარები - გაუშვებენ სინათლეს; ჭრილებს შორის არსებული უფსკრულის შესაბამისი დარტყმები იფანტება და არ გადასცემს სინათლეს. ასეთი დიფრაქციული ბადეების ჯვარი (a) და მისი სიმბოლო (b) ნაჩვენებია

ბრინჯი. 24.12.

მიმდებარე სლოტების ცენტრებს შორის მანძილს დიფრაქციული ბადეების მუდმივი ან პერიოდი ეწოდება:

სადაც ა- სლოტის სიგანე; ბ- სლოტებს შორის უფსკრულის სიგანე.

თუ თანმიმდევრული ტალღების სხივი ეცემა ბადეზე, მაშინ მეორადი ტალღები, რომლებიც მოძრაობენ ყველა შესაძლო მიმართულებით, ხელს უშლიან და წარმოქმნიან დიფრაქციულ ნიმუშს.

დაეცემა სიბრტყე-პარალელური სხივი თანმიმდევრული ტალღების ბადეზე (ნახ. 24.13). მოდით ავირჩიოთ მეორადი ტალღების მიმართულება α კუთხით ნორმალურის მიმართ ბადეზე. ორი მიმდებარე სლოტის უკიდურესი წერტილიდან მოსულ სხივებს აქვთ ბილიკის განსხვავება δ \u003d \A "B" \. იგივე ბილიკების განსხვავება იქნება მეორადი ტალღებისთვის, რომლებიც მოდის მეზობელი სლოტების შესაბამისი წყვილი წერტილებიდან. თუ ეს გზა სხვაობა არის ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვის ჯერადი, მაშინ ჩარევა გამოიწვევს მთავარი სიმაღლეები, რისთვისაც პირობა

სადაც კ= 0, 1, 2 - ძირითადი მაქსიმუმების რიგი.ისინი სიმეტრიულია ცენტრალურის მიმართ (კ= 0, α = 0). თანასწორობა (24.29) არის დიფრაქციული ბადეების ძირითადი ფორმულა.

ძირითად მაქსიმუმებს შორის იქმნება მინიმუმები (დამატებითი), რომელთა რაოდენობა დამოკიდებულია ყველა გისოსების რაოდენობაზე. მოდით გამოვიტანოთ პირობა დამატებითი მინიმუმებისთვის. მოდით, მეორადი ტალღების ბილიკების სხვაობა, რომლებიც მოძრაობენ α კუთხით მიმდებარე ჭრილების შესაბამისი წერტილებიდან, ტოლი იყოს λ/N, ე.ი.

სადაც ნარის ნაპრალების რაოდენობა დიფრაქციულ ბადეში. ეს გზა განსხვავება δ [იხ (24.9)] შეესაბამება ფაზურ განსხვავებას Δφ = 2π /ნ.

თუ ვივარაუდებთ, რომ პირველი სლოტიდან მეორე ტალღას აქვს ნულოვანი ფაზა სხვა ტალღებთან შეკრების მომენტში, მაშინ ტალღის ფაზა მეორე ჭრილიდან არის 2π/N, მესამედან - 4π/N, მეოთხედან. - 6π/N და ა.შ. ამ ტალღების დამატების შედეგი, ფაზური სხვაობის გათვალისწინებით, მოხერხებულად მიიღება ვექტორული დიაგრამის გამოყენებით: ჯამი ნთანაბარი ელექტრული (ან მაგნიტური) ველის სიძლიერის ვექტორები, რომელთაგან რომელიმეს შორის კუთხე არის 2π/N, უდრის ნულს. ეს ნიშნავს, რომ პირობა (24.30) შეესაბამება მინიმუმს. მეორადი ტალღების ბილიკების სხვაობით მეზობელი სლოტებიდან δ = 2(λ/N) ან ფაზური სხვაობით Δφ = 2(2π/N), ასევე მიიღება ყველა სლოტიდან მომდინარე მეორადი ტალღების მინიმალური ჩარევა და ა.შ.

როგორც ილუსტრაცია, ნახ. 24.14 გვიჩვენებს ვექტორულ დიაგრამას, რომელიც შეესაბამება დიფრაქციულ ბადეს, რომელიც შედგება ექვსი ჭრილისგან: E 1, E 2 დადა ა.შ. - ელექტრომაგნიტური ტალღების ელექტრული კომპონენტის ინტენსივობის ვექტორები პირველი, მეორე და ა.შ. ბზარი ი.

ჩარევის შედეგად წარმოქმნილი ხუთი დამატებითი მინიმუმი (ვექტორების ჯამი ნულის ტოლია) შეინიშნება ტალღების ფაზურ სხვაობაზე, რომლებიც მოდის მეზობელი ჭრილებიდან 60° (a), 120° (b), 180° (c), 240° ( დ) და 300° (ე).

ამრიგად, შეიძლება დავრწმუნდეთ, რომ ცენტრალურ და ყოველ პირველ მთავარ მაქსიმუმს შორის არის Ν - 1 დამატებითი მინიმუმი, რომელიც აკმაყოფილებს პირობას:

ბრინჯი. 24.15

როდესაც თეთრი ან სხვა არამონოქრომატული სინათლე ეცემა დიფრაქციულ ბადეზე, თითოეული ძირითადი მაქსიმუმი, ცენტრალურის გარდა, დაიშლება სპექტრად [იხ. (24.29)]. Ამ შემთხვევაში კმიუთითებს სპექტრის წესრიგი.

24.7. რენტგენის სტრუქტურული ანალიზის საფუძვლები

დიფრაქციული ბადეების ძირითადი ფორმულა (24.29) შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ ტალღის სიგრძის დასადგენად, არამედ შებრუნებული პრობლემის გადასაჭრელად - ცნობილი ტალღის სიგრძიდან დიფრაქციული ბადეების მუდმივის პოვნა. ასეთი მოკრძალებული ამოცანა, რომელიც გამოიყენება ჩვეულებრივი დიფრაქციული ბადეზე, იწვევს პრაქტიკულად მნიშვნელოვან საკითხს - კრისტალური მედის პარამეტრების გაზომვას რენტგენის დიფრაქციით, რაც არის რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის შინაარსი.

გავაერთიანოთ ორი დიფრაქციული ბადე, რომელთა შტრიხები პერპენდიკულარულია. გისოსებისთვის, ძირითადი მაქსიმალური პირობები დაკმაყოფილებულია:

კუთხეები α 1 და α 2 ითვლიან ურთიერთ პერპენდიკულარული მიმართულებით. ამ შემთხვევაში ეკრანზე გამოჩნდება ლაქების სისტემა, რომელთაგან თითოეული შეესაბამება წყვილ მნიშვნელობას კ 1და k2ან α 1 და α 2 . ამრიგად, აქაც შეგიძლიათ იპოვოთ 1-დანდა 2 წლიდანდიფრაქციული ლაქების პოზიციის მიხედვით.

კრისტალები, დიდი მოლეკულები და ა.შ. ბუნებრივი ნაყარი პერიოდული სტრუქტურებია. მეორადი ტალღები კრისტალში წარმოიქმნება პირველადი სხივების ატომების ელექტრონებთან ურთიერთქმედების შედეგად.

დიფრაქციის შაბლონზე მკაფიო დაკვირვებისთვის, ტალღის სიგრძესა და პერიოდული სტრუქტურის პარამეტრს შორის გარკვეული კავშირი უნდა დაკმაყოფილდეს (იხ. 24.5). ოპტიმალური პირობები შეესაბამება ამ მნიშვნელობების სიდიდის დაახლოებით იგივე ბრძანებას. იმის გათვალისწინებით, რომ კრისტალში გაფანტვის ცენტრებს (ატომებს) შორის მანძილი (~10-10 მ) დაახლოებით უდრის რენტგენის გამოსხივების ტალღის სიგრძეს.

ნახ. 24.19 წერტილოვანი ხაზი აჩვენებს ორ მიმდებარე კრისტალოგრაფიულ სიბრტყეს. რენტგენის გამოსხივების ურთიერთქმედება ატომებთან და მეორადი წარმოქმნა

სხივური ტალღები შეიძლება ჩაითვალოს გამარტივებული მეთოდით, როგორც სიბრტყეებიდან ასახვა.

მიეცით რენტგენის სხივები კრისტალზე შეხედვის კუთხით θ 1 და 2; 1" და 2" - არეკლილი (მეორადი) სხივები, CE და CF არის პერპენდიკულარები ასახული სხივებისა, შესაბამისად. არეკლილი სხივების ბილიკების განსხვავება 1" და 2":

სადაც ლ - პლანთაშორისი მანძილი.

ჩარევის მაქსიმუმი ასახვისას ხდება მაშინ, როდესაც ბილიკის სხვაობა ტოლია ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვის:

Ეს არის ვულფ-ბრაგსის ფორმულა.

როდესაც მონოქრომატული რენტგენის გამოსხივება ეცემა კრისტალზე სხვადასხვა კუთხით, ყველაზე დიდი არეკვლა (მაქსიმუმი) იქნება პირობების შესაბამისი კუთხეებისთვის (24.42). უწყვეტი სპექტრის მქონე რენტგენის სხივის გარკვეული შეხედვის კუთხით დაკვირვებისას, მაქსიმალური დიფრაქცია შესრულდება ტალღის სიგრძეებისთვის, რომლებიც აკმაყოფილებს ვულფ-ბრაგის მდგომარეობას.

P. Debye და P. Scherrer-მა შემოგვთავაზეს რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის მეთოდი, რომელიც ეფუძნება მონოქრომატული რენტგენის სხივების დიფრაქციას პოლიკრისტალურ სხეულებში (ჩვეულებრივ, შეკუმშული ფხვნილები). მრავალრიცხოვან კრისტალებს შორის ყოველთვის იქნება ისეთები, რომლებისთვისაც /, θ და k იგივეა, და ეს რაოდენობები შეესაბამება ვულფ-ბრაგსის ფორმულას. გაფანტული სხივი 2 (მაქსიმუმ) გააკეთებენ კუთხეს 2 θ პა-

რენტგენის გამოსხივება ლ (სურ. 24.20, ა). ვინაიდან მდგომარეობა (24.42) იგივეა მრავალი განსხვავებული ორიენტირებული კრისტალისთვის, დიფრაქციული რენტგენის სხივები სივრცეში ქმნის კონუსს, რომლის მწვერვალი დევს შესასწავლ ობიექტში, ხოლო გახსნის კუთხე არის 4θ (ნახ. 24.20, ბ). რაოდენობის კიდევ ერთი ნაკრები ლ, θ და k, რომელიც აკმაყოფილებს პირობას (24.42), შეესატყვისება მეორეს

გოი კონუსი. ფოტოგრაფიულ ფილმზე რენტგენოგრაფია ქმნის რენტგენოგრამას (დებიეგრამა) წრეების (სურ. 24.21) ან რკალის სახით.

რენტგენის დიფრაქცია ასევე შეინიშნება, როდესაც ისინი გაფანტულია ამორფული მყარი ნივთიერებებით, სითხეებით და გაზებით. ამ შემთხვევაში რენტგენოგრამაზე მიიღება ფართო და ბუნდოვანი რგოლები.

ამჟამად ფართოდ გამოიყენება ბიოლოგიური მოლეკულების და სისტემების რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი: ნახ. ნაჩვენებია ცილების 24.22 რენტგენოგრაფია. ამ მეთოდით ჯ. უოტსონმა და ფ. კრიკმა დაადგინეს დნმ-ის სტრუქტურა და მიენიჭათ ნობელის პრემია (1962). კრისტალების რენტგენის დიფრაქციის გამოყენება მათი სპექტრული შემადგენლობის შესასწავლად ეკუთვნის რენტგენის სპექტროსკოპიის სფეროს.

24.8. ჰოლოგრაფიის კონცეფცია და მისი შესაძლო გამოყენება მედიცინაში

ჰოლოგრაფია 1- გამოსახულების ჩაწერისა და აღდგენის მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია ტალღების ჩარევასა და დიფრაქციაზე.

ჰოლოგრაფიის იდეა პირველად დ.გაბორმა გამოთქვა 1948 წელს, მაგრამ მისი პრაქტიკული გამოყენება ლაზერების გამოჩენის შემდეგ გახდა შესაძლებელი.

1 ჰოლოგრაფია (ბერძ.) - სრული ჩაწერის მეთოდი.

მიზანშეწონილია ჰოლოგრაფიის პრეზენტაცია დავიწყოთ ფოტოგრაფიასთან შედარებით. ფილმზე გადაღებისას აღირიცხება ობიექტის მიერ არეკლილი სინათლის ტალღების ინტენსივობა. სურათი ამ შემთხვევაში არის მუქი და მსუბუქი წერტილების კომბინაცია. გაფანტული ტალღების ფაზები არ არის ჩაწერილი და ამით ობიექტის შესახებ ინფორმაციის მნიშვნელოვანი ნაწილი იკარგება.

ჰოლოგრაფია შესაძლებელს ხდის ობიექტის შესახებ უფრო სრულყოფილი ინფორმაციის აღებას და რეპროდუცირებას, ობიექტის მიერ მიმოფანტული ტალღების ამპლიტუდების და ფაზების გათვალისწინებით. ფაზის რეგისტრაცია შესაძლებელია ტალღის ჩარევის გამო. ამ მიზნით, ორი თანმიმდევრული ტალღა იგზავნება სინათლის დამაგრების ზედაპირზე: საცნობარო ტალღა, რომელიც პირდაპირ მოდის სინათლის წყაროდან ან სარკეებიდან, რომლებიც გამოიყენება როგორც დამხმარე მოწყობილობა, და სიგნალი, რომელიც ჩნდება, როდესაც საცნობარო ტალღის ნაწილია. მიმოფანტული (ასახულია) საგნით და შეიცავს შესაბამის ინფორმაციას მის შესახებ.

ჩარევის შაბლონს, რომელიც წარმოიქმნება სიგნალისა და საცნობარო ტალღების დამატებით და ფიქსირდება ფოტომგრძნობიარე ფირფიტაზე, ჰოლოგრამა ეწოდება.გამოსახულების აღსადგენად, ჰოლოგრამა განათებულია იმავე საცნობარო ტალღით.

მოდი რამდენიმე მაგალითით ვაჩვენოთ, როგორ იღება ჰოლოგრამა და როგორ აღდგება გამოსახულება.

თვითმფრინავის ტალღის ჰოლოგრამა

ამ შემთხვევაში, თვითმფრინავის სიგნალის ტალღა / ფიქსირდება ჰოლოგრამაზე, ეცემა α 1 კუთხით ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე. ვ(სურ. 24.23).

საცნობარო ტალღა II ნორმალურად ეცემა, ამიტომ, ფოტოგრაფიული ფირფიტის ყველა წერტილში, მისი ფაზა ერთდროულად ერთნაირია. სიგნალის ტალღის ფაზები მისი დახრილობის გამო განსხვავებულია ფოტომგრძნობიარე ფენის სხვადასხვა წერტილში. აქედან გამომდინარეობს, რომ საცნობარო და სასიგნალო ტალღების სხივებს შორის ფაზური სხვაობა დამოკიდებულია ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე ამ სხივების შეხვედრის ადგილზე და, ჩარევის მაქსიმალური და მინიმალური პირობების მიხედვით, მიღებული ჰოლოგრამა შედგება მუქი და მსუბუქი ზოლები.

დაე იყოს გამზ(ნახ. 24.23, ბ) შეესაბამება მანძილს უახლოეს ბნელი ან მსუბუქი ჩარევის ზოლების ცენტრებს შორის. ეს ნიშნავს, რომ პუნქტების ფაზები ადა inსიგნალის ტალღაში განსხვავდება 2π-ით. აშენდა ნორმალური ტუზიმის სხივებზე (ტალღის ფრონტი), ადვილი შესამჩნევია, რომ წერტილების ფაზები ადა თანიგივეა. წერტილოვანი ფაზის განსხვავება inდა თან 2π-ზე ნიშნავს, რომ \BC\ = λ. მართკუთხედიდან აუუსჩვენ გვაქვს

ამრიგად, ამ მაგალითში ჰოლოგრამა მსგავსია დიფრაქციული ბადეების, რადგან გაძლიერებული (მაქსიმალური) და დასუსტებული (მინიმალური) რხევების არეები რეგისტრირებულია სინათლისადმი მგრძნობიარე ზედაპირზე, მანძილი. გამზრომელთა შორის განისაზღვრება ფორმულით (24.43).

ვინაიდან სასიგნალო ტალღა წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც საცნობარო ნაწილი აისახება ობიექტიდან, ცხადია, რომ ამ შემთხვევაში ობიექტი არის ბრტყელი სარკე ან პრიზმა, ე.ი. ისეთი მოწყობილობები, რომლებიც გადააქცევენ სიბრტყის საცნობარო ტალღას სიბრტყის სიგნალად (ტექნიკური დეტალები არ არის ნაჩვენები ნახ. 24.23, ა).

საცნობარო ტალღის გაგზავნით ჰოლოგრამაზე მე(ნახ. 24.24), განვახორციელებთ დიფრაქციას (იხ. 24.6). (24.29) მიხედვით, პირველი ძირითადი მაქსიმუმები (k = 1) შეესაბამება მიმართულებებს

(24.46)-დან ჩანს, რომ ტალღის მიმართულება მე"(ნახ. 24.24), დიფრაქციული a 1 კუთხით, შეესაბამება სიგნალს: ასე აღდგება ობიექტის მიერ ასახული (გაფანტული) ტალღა. ტალღა მე""და სხვა ძირითადი მაქსიმუმების ტალღები (სურათზე არ არის ნაჩვენები) ასევე ამრავლებენ ჰოლოგრამაში ჩაწერილ ინფორმაციას.

წერტილოვანი ჰოლოგრამა

საცნობარო ტალღის II ნაწილი ხვდება წერტილოვან ობიექტს მაგრამ(სურ. 24.25, ა) და მისგან ფანტავს სფერული სასიგნალო ტალღის სახით. მებრტყელი სარკის მეორე ნაწილი ვიგზავნება ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე F, სადაც ეს ტალღები ერევა. რადიაციის წყარო არის ლაზერი ლ.ნახ. 24.25b სქემატურად აჩვენებს მიღებულ ჰოლოგრამას.

მიუხედავად იმისა, რომ ამ მაგალითში სიგნალის ტალღა სფერულია, შესაძლებელია გამოვიყენოთ ფორმულა (24.45) გარკვეული მიახლოებით და შეამჩნიოთ, რომ კუთხის α 1 მატებასთან ერთად (იხ. სურ. 24.23, a), მანძილი მცირდება. ABმიმდებარე ზოლებს შორის. ჰოლოგრამაზე ქვედა რკალი (ნახ. 24.25, ბ) უფრო მჭიდროდ არის განლაგებული.

თუ ჰოლოგრამიდან გამოვჭრით ვიწრო ზოლს, რომელიც ნაჩვენებია წერტილოვანი ხაზებით ნახ. 24.25, b, მაშინ ეს იქნება ვიწრო დიფრაქციული ბადეების მსგავსი, რომლის მუდმივი მცირდება ღერძის მიმართულებით. x.ასეთ ბადეზე მეორადი ტალღების გადახრა, რომელიც შეესაბამება პირველ ძირითად მაქსიმუმს, იზრდება კოორდინატის მატებასთან ერთად. Xსლოტები [იხ (24.41)]: თანხდება პატარა | sina| - მეტი.

ამრიგად, როდესაც გამოსახულება რეკონსტრუირებულია სიბრტყის საცნობარო ტალღით, დიფრაქციული ტალღები აღარ იქნება სიბრტყე. ნახ. 24.26 აჩვენებს ტალღას ᲛᲔ",წარმოსახვითი მაგრამ"წერტილი A და ტალღა, რომელიც ქმნის რეალურ სურათს A".

ვინაიდან ობიექტის მიერ მიმოფანტული ტალღები ეცემა საცნობარო ტალღასთან ერთად ჰოლოგრამის ყველა წერტილში, მისი ყველა განყოფილება შეიცავს ინფორმაციას ობიექტის შესახებ და არ არის აუცილებელი მთელი ჰოლოგრამის გამოყენება გამოსახულების აღსადგენად. თუმცა უნდა აღინიშნოს,

რომ რეკონსტრუირებული გამოსახულება უფრო უარესია, ამისთვის გამოიყენება ჰოლოგრამის უფრო მცირე ნაწილი. ნახ. 24.26 ჩანს, რომ წარმოსახვითი და რეალური გამოსახულებებიც იქმნება, თუ რესტავრაცია ხორციელდება, მაგალითად, ჰოლოგრამის ქვედა ნახევრით (ჩაწყვეტილი ხაზები), თუმცა გამოსახულება იქმნება სხივების უფრო მცირე რაოდენობით.

ნებისმიერი ობიექტი არის პუნქტების კრებული, ამიტომ ერთი წერტილისთვის მოცემული მსჯელობა შეიძლება განზოგადდეს ნებისმიერი ობიექტის ჰოლოგრაფიაზე. ჰოლოგრაფიული გამოსახულებები სამგანზომილებიანია და მათი ვიზუალური აღქმა არაფრით განსხვავდება შესაბამისი ობიექტების აღქმისგან 1: გამოსახულების სხვადასხვა წერტილების მკაფიო ხედვა ხორციელდება თვალის ადაპტაციის გზით (იხ. 26.4); როდესაც თქვენ ცვლით თვალსაზრისს, იცვლება პერსპექტივა, გამოსახულების ზოგიერთმა დეტალმა შეიძლება დაჩრდილოს სხვები.

სურათის აღდგენისას შეგიძლიათ შეცვალოთ საცნობარო ტალღის სიგრძე. ასე, მაგალითად, უხილავი ელექტრომაგნიტური ტალღების (ულტრაიისფერი, ინფრაწითელი და რენტგენის) მიერ წარმოქმნილი ჰოლოგრამა შეიძლება აღდგეს ხილული შუქით. ვინაიდან სხეულების მიერ ელექტრომაგნიტური ტალღების ასახვისა და შთანთქმის პირობები დამოკიდებულია, კერძოდ, ტალღის სიგრძეზე, ჰოლოგრაფიის ეს თვისება შესაძლებელს ხდის მის მეთოდად გამოყენებას. ინტრავიზია, ან ინტროსკოპია 2.

განსაკუთრებით საინტერესო და მნიშვნელოვანი პერსპექტივები იხსნება ულტრაბგერითი ჰოლოგრაფიასთან დაკავშირებით. ულტრაბგერითი მექანიკური ტალღებით ჰოლოგრამის მიღების შემდეგ, შესაძლებელია მისი აღდგენა ხილული შუქით. სამომავლოდ ულტრაბგერითი ჰოლოგრაფიის გამოყენება შესაძლებელია მედიცინაში ადამიანის შინაგანი ორგანოების დიაგნოსტიკური მიზნებისათვის გამოსაკვლევად, საშვილოსნოსშიდა ბავშვის სქესის დასადგენად და ა.შ. ამ მეთოდის უფრო დიდი ინფორმაციის შემცველობისა და ულტრაბგერითი რენტგენის სხივებთან შედარებით მნიშვნელოვნად დაბალი ზიანის გათვალისწინებით, შეიძლება ველოდოთ

1 გარკვეული განსხვავება განპირობებულია გამოსახულების მონოქრომატულობით, რაც გარდაუვალია მონოქრომატული ტალღით ჩაწერისა და აღდგენისას.

2 შესავალი (ლათ.)- შიგნით და skopeo (ლათ.)- ვუყურებ. ობიექტებზე, ფენომენებზე და პროცესებზე ვიზუალური დაკვირვება ოპტიკურად გაუმჭვირვალე სხეულებსა და მედიაში, ასევე ცუდი ხილვადობის პირობებში.

იმის გათვალისწინებით, რომ მომავალში ულტრაბგერითი ჰოლოგრაფიული ინტროსკოპია ჩაანაცვლებს ტრადიციულ რენტგენოლოგიურ დიაგნოზს.

ჰოლოგრაფიის კიდევ ერთი ბიოსამედიცინო გამოყენება დაკავშირებულია ჰოლოგრაფიულ მიკროსკოპთან. მისი მოწყობილობა ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ ობიექტის გამოსახულება გადიდებულია, თუ ჰოლოგრამა, რომელიც ჩაწერილია თვითმფრინავის საცნობარო ტალღით, განათებულია განსხვავებული სფერული ტალღით.

საბჭოთა ფიზიკოსი, ლენინის პრემიის ლაურეატი იუ.ნ. დენისიუკმა, რომელმაც შეიმუშავა ფერადი ჰოლოგრაფიის მეთოდი.

ტალღების ჩარევა და დიფრაქცია. დოპლერის ეფექტი.

რამდენიმე ტალღის ერთდროული გავრცელებით, საშუალო ნაწილაკების გადაადგილება არის გადაადგილების ვექტორული ჯამი, რომელიც მოხდება თითოეული ტალღის ცალკე გავრცელებისას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ტალღები უბრალოდ გადაფარავს ერთმანეთს, ერთმანეთის დამახინჯების გარეშე. ეს ექსპერიმენტული ფაქტი იცოდა ლეონარდო და ვინჩის მიერაც კი, რომელმაც შენიშნა, რომ წყალზე ტალღების წრეები სხვადასხვა წყაროდან გადის ერთმანეთში და ყოველგვარი ცვლილების გარეშე ვრცელდება. განცხადებას რამდენიმე ტალღის დამოუკიდებელი გავრცელების შესახებ ეწოდება ტალღის მოძრაობის სუპერპოზიციის პრინციპი, ჩვენ უკვე განვიხილეთ ორი იდენტური პოლარიზებული მონოქრომატული ტალღის ერთი და იმავე მიმართულებით გავრცელება ახლო სიხშირეებით. ასეთი ტალღების სუპერპოზიციის შედეგად მიიღება თითქმის სინუსოიდური ტალღა სივრცეში პერიოდულად ცვალებადი ამპლიტუდით. ასეთი ტალღის „სნეპშოტი“ ჰგავს ტალღების თანმიმდევრულ ჯგუფებს და ტალღით გამოწვეულ რხევას რომელიმე ფიქსირებულ წერტილში აქვს დარტყმის ხასიათი.

თანმიმდევრული ტალღები.

განსაკუთრებით საინტერესოა ეგრეთ წოდებული თანმიმდევრული ტალღების, კოორდინირებული წყაროებიდან ტალღების დამატების შემთხვევა. თანმიმდევრული ტალღების უმარტივესი მაგალითია ერთი და იგივე სიხშირის მონოქრომატული ტალღები მუდმივი ფაზის სხვაობით. ჭეშმარიტად მონოქრომატული ტალღებისთვის, მუდმივი ფაზის სხვაობის მოთხოვნა ზედმეტი იქნება, რადგან ისინი უსასრულოდ ვრცელდება სივრცეში და დროში, და იგივე სიხშირის ორ ასეთ ტალღას ყოველთვის აქვს მუდმივი ფაზის სხვაობა. მაგრამ რეალურ ტალღურ პროცესებს, თუნდაც მონოქრომატულთან ახლოს, ყოველთვის აქვთ სასრული მასშტაბები. იმისათვის, რომ ასეთი კვაზიმონოქრომატული ტალღები, რომლებიც წარმოადგენს სინუსოიდური ტალღების სეგმენტების თანმიმდევრობას, იყოს თანმიმდევრული, სავალდებულოა მუდმივი ფაზის სხვაობის მოთხოვნა. მკაცრად რომ ვთქვათ, ტალღის თანმიმდევრობის კონცეფცია უფრო რთულია, ვიდრე ზემოთ აღწერილი. მას უფრო დეტალურად გავეცნობით ოპტიკის შესწავლისას.ამ ტალღებით გამოწვეული რხევების ნიმუში სტაციონარულია, თითოეულ წერტილში ხდება რხევები დროის დამოუკიდებელი ამპლიტუდით. რა თქმა უნდა, რხევის ამპლიტუდები განსხვავდებიან სხვადასხვა წერტილში, მოდით, მაგალითად, ორმა თანმიმდევრულმა წყარომ, რომელიც მდებარეობს ერთმანეთისგან დაშორებით, შექმნას სფერული ტალღები, რომელთა ჩარევა შეინიშნება წერტილში (სურ. 201). ბრინჯი. 201. ტალღების ჩარევამდე ორი წერტილის წყაროდან

თუ წყაროებიდან დაკვირვების წერტილამდე მანძილი დიდია წყაროებს შორის მანძილთან შედარებით, მაშინ ორივე ტალღის ამპლიტუდა დაკვირვების წერტილში თითქმის ერთნაირი იქნება. ამ ტალღებით გამოწვეული გარემოს წერტილების გადაადგილების მიმართულებები დაკვირვების ადგილზე ასევე იგივე იქნება, წერტილში ჩარევის შედეგი დამოკიდებული იქნება ამ წერტილში მისულ ტალღებს შორის ფაზურ განსხვავებაზე. თუ წყაროები ერთსა და იმავე ფაზაში ირხევა, მაშინ ტალღების ფაზური სხვაობა წერტილში დამოკიდებულია მხოლოდ ტალღების გზის განსხვავებაზე წყაროებიდან დაკვირვების წერტილამდე. თუ ბილიკების ეს განსხვავება ტოლია ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვის, მაშინ ტალღები მიდიან ფაზის წერტილში და, შეკრებით, იძლევა ორმაგი ამპლიტუდის რხევას. თუ ბილიკის სხვაობა ტოლია ნახევრად ტალღების კენტი რაოდენობის, მაშინ ტალღები ანტიფაზაში ჩადიან P წერტილში და „ჩაქრიან“ ერთმანეთს; შედეგად მიღებული რხევის ამპლიტუდა ნულის ტოლია. ბილიკის სხვაობის შუალედური მნიშვნელობებისთვის, რხევების ამპლიტუდა დაკვირვების წერტილში იღებს გარკვეულ მნიშვნელობას მითითებულ შემზღუდველ შემთხვევებს შორის ინტერვალში. საშუალების თითოეულ წერტილს ახასიათებს რხევის ამპლიტუდის გარკვეული მნიშვნელობა, რომელიც დროთა განმავლობაში არ იცვლება. ამ ამპლიტუდების განაწილებას სივრცეში ეწოდება ინტერფერენციული შაბლონი.რხევების დემპიტაცია ზოგან და ზოგან გაძლიერება ტალღების ჩარევის დროს არ არის დაკავშირებული, ზოგადად რომ ვთქვათ, რხევების ენერგიის რაიმე ტრანსფორმაციასთან. იმ წერტილებში, სადაც ორი ტალღის ვიბრაცია აუქმებს ერთმანეთს, ტალღების ენერგია არავითარ შემთხვევაში არ გარდაიქმნება სხვა ფორმებად, როგორიცაა სითბო. ეს ყველაფერი მოდის სივრცეში ენერგიის ნაკადის გადანაწილებაზე, ისე, რომ რხევების ენერგიის მინიმალური რაოდენობა ზოგან კომპენსირდება მაქსიმუმებით, ზოგიერთ ადგილას ენერგიის შენარჩუნების კანონის სრული დაცვით. სტაბილური ჩარევის ნიმუშის დაკვირვება. , არ არის აუცილებელი ორი დამოუკიდებელი თანმიმდევრული წყაროს არსებობა. მეორე, თავდაპირველ ტალღასთან თანმიმდევრული, შეიძლება მივიღოთ საწყისი ტალღის ასახვის შედეგად იმ გარემოს საზღვრიდან, რომელშიც ტალღები ვრცელდება. ამ შემთხვევაში, ინციდენტი და არეკლილი ტალღები ერევა.

მდგარი ტალღა.

თუ სიბრტყე მონოქრომატული ტალღა ემთხვევა ნორმას ორ მედიას შორის სიბრტყის ინტერფეისზე, მაშინ ინტერფეისიდან ასახვის შედეგად ასევე წარმოიქმნება საპირისპირო მიმართულებით გავრცელებული სიბრტყე ტალღა. მსგავსი ფენომენი ხდება მაშინ, როდესაც ტალღა, რომელიც გავრცელდება სტრინგში, აისახება სიმის ფიქსირებული ან თავისუფალი ბოლოდან. როდესაც ინციდენტის და ასახული ტალღების ამპლიტუდები თანაბარია, ჩარევის შედეგად წარმოიქმნება მუდმივი ტალღა. მდგარ ტალღაში, ისევე როგორც ზოგადად ტალღის ჩარევისას, საშუალო თითოეული წერტილი ასრულებს ჰარმონიულ რხევას გარკვეული ამპლიტუდით, რომელსაც, განსხვავებით მოგზაური ტალღის შემთხვევისგან, აქვს სხვადასხვა მნიშვნელობები სხვადასხვა წერტილში. საშუალოში (სურ. 202).

წერტილებს, რომლებშიც სიმის ვიბრაციის ამპლიტუდა მაქსიმალურია, მუდმივი ტალღის ანტინოდები ეწოდება. წერტილებს, რომლებშიც რხევების ამპლიტუდა ნულის ტოლია, კვანძები ეწოდება. მეზობელ კვანძებს შორის მანძილი უდრის მიმავალი ტალღის სიგრძის ნახევარს. მდგარი ტალღის ამპლიტუდის დამოკიდებულება ნაჩვენებია ნახ. 202. იმავე ნახატზე წყვეტილი ხაზი აჩვენებს სტრიქონის პოზიციას დროის გარკვეულ მომენტში, ნებისმიერ ორ უახლოეს კვანძს შორის მდებარე სტრიქონის ყველა წერტილის რხევა ხდება იმავე ფაზაში. კვანძის მოპირდაპირე მხარეს მდებარე სიმებიანი წერტილების ვიბრაცია ხდება ანტიფაზაში. ფაზური ურთიერთობები მუდმივ ტალღაში ნათლად ჩანს ნახ. 202. სრულიად ანალოგიურად განიხილება მუდმივი ტალღა, რომელიც წარმოიქმნება სიმის თავისუფალი ბოლოდან ანარეკლიდან.

მდგარი ტალღა და ქანქარა.

მდგარი ტალღის კვანძებში მდებარე სიმის ნაწილაკები საერთოდ არ მოძრაობენ. ამრიგად, ენერგიის გადაცემა არ ხდება კვანძოვანი წერტილების მეშვეობით. მდგარი ტალღა, არსებითად, აღარ არის ტალღური მოძრაობა, თუმცა ის მიიღება ერთი და იმავე ამპლიტუდისკენ მიმავალი ორი ტალღის ჩარევის შედეგად. ის ფაქტი, რომ მუდმივი ტალღა რეალურად აღარ არის ტალღა, არამედ მხოლოდ რხევები, ასევე ჩანს ენერგეტიკული მოსაზრებებიდან.მოძრავ ტალღაში კინეტიკური და პოტენციური ენერგია თითოეულ წერტილში ერთსა და იმავე ფაზაში ირხევა. მდგარ ტალღაში, როგორც ჩანს, მაგალითად, ნახ. 202, კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების რხევები გადადის ფაზაში ისევე, როგორც ქანქარის რხევების დროს იმ მომენტში, როდესაც სიმის ყველა წერტილი ერთდროულად გადის წონასწორობის მდგომარეობაში, სიმის კინეტიკური ენერგია მაქსიმალურია. ხოლო პოტენციური ენერგია ნულის ტოლია, რადგან სიმები ამ მომენტში არ არის დეფორმირებული.ტალღის ზედაპირები. მონოქრომატული ტალღების გავრცელების ვიზუალური წარმოდგენა ელასტიურ გარემოში ან წყლის ზედაპირზე მოცემულია ტალღის ზედაპირის ნიმუშით. ერთსა და იმავე ტალღურ ზედაპირზე მდებარე გარემოს ყველა წერტილს მოცემულ მომენტში აქვს იგივე რხევის ფაზა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ტალღის ზედაპირი არის მუდმივი ფაზის ზედაპირი.ტალღის ზედაპირის განტოლება შეიძლება მივიღოთ ტალღის განტოლებაში ფაზის მუდმივ მნიშვნელობასთან გათანაბრების გზით. მაგალითად, განტოლებით აღწერილი სიბრტყე ტალღისთვის, ჩვენ ვიღებთ ტალღის ზედაპირის განტოლებას კოსინუსის არგუმენტის თვითნებურ მუდმივთან გატოლებით. ჩანს, რომ დროის ფიქსირებული მომენტისთვის განტოლება არის სიბრტყის განტოლება პერპენდიკულარული. ღერძი. დროთა განმავლობაში ეს სიბრტყე მოძრაობს სიჩქარით და თავის პარალელურ ღერძზე. განტოლებით აღწერილი სფერული ტალღისთვის მუდმივი ფაზის ზედაპირი მოცემულია განტოლებით. ტალღის ზედაპირი ამ შემთხვევაში არის სფერო, რომლის ცენტრი ემთხვევა ცენტრს. ტალღის და რადიუსი იზრდება მუდმივი სიჩქარით.

ტალღის ფრონტი.

აუცილებელია განასხვავოთ ტალღის ზედაპირისა და ტალღის ფრონტის ცნებები. ტალღის ზედაპირი შემოღებულ იქნა მონოქრომატული, მკაცრად რომ ვთქვათ, უსასრულოდ გაშლილი ტალღისთვის, რომლის გავრცელების დროს გარემოს ყველა წერტილი ასრულებს ჰარმონიულ რხევებს. რა თქმა უნდა, ეს კონცეფცია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სტაციონარული ტალღის პროცესის უფრო ზოგად შემთხვევაზე, რომელშიც გარემოს ყველა წერტილი ასრულებს პერიოდულ (მაგრამ არა აუცილებლად ჰარმონიულ) რხევებს მისი არგუმენტის თვითნებური პერიოდული ფუნქციის კანონის შესაბამისად. ტალღის ზედაპირებს ამ შემთხვევაში ზუსტად ისეთივე ფორმა აქვთ, როგორიც მონოქრომატულ ტალღაში.ტალღის ფრონტის ცნება გულისხმობს აშლილობის გავრცელების არასტაციონარული ტალღის პროცესს. დაე, მთელი გარემო ისვენებს და დროის გარკვეულ მომენტში ჩართულია რხევების წყარო, საიდანაც გარემოში იწყება არეულობა. ტალღის ფრონტი არის ზედაპირი, რომელიც განასხვავებს საშუალო მოძრაობის წერტილებს იმ წერტილებისგან, რომლებზეც არეულობა ჯერ არ მიუღწევია. ცხადია, ერთგვაროვან იზოტროპულ გარემოში, ტალღის ფრონტი რხევების სიბრტყის წყაროდან არის სიბრტყე, ხოლო ტალღის ფრონტი წერტილის წყაროდან არის სფერო. როდესაც ტალღები ვრცელდება ერთგვაროვან გარემოში, ტალღის ზედაპირის პოვნა არ არის რთული. მაგრამ თუ გარემოში არის არაერთგვაროვნება, ბარიერები, ინტერფეისები და ტალღის ზედაპირის პოვნა უფრო რთული ხდება.ჰაიგენსის პრინციპი. ჰაიგენსმა შემოგვთავაზა ტალღის ზედაპირის აგების მარტივი ტექნიკა. ჰაიგენსის პრინციპი შესაძლებელს ხდის ტალღის ზედაპირის პოვნა დროის გარკვეულ მომენტში, თუ ცნობილია მისი პოზიცია წინა მომენტში. ამისათვის ტალღის ზედაპირის ყოველი წერტილი ერთდროულად უნდა ჩაითვალოს მეორადი ტალღების წყაროდ (ნახ. 203). თითოეული მეორადი ტალღის ტალღის ზედაპირი გარკვეული პერიოდის შემდეგ არის რადიუსის სფერო ერთგვაროვან გარემოში. სასურველი ტალღის ზედაპირი დროის მომენტში არის მეორადი ტალღების ტალღის ზედაპირების გეომეტრიული გარსი. ჰაიგენსის პრინციპი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტალღის ფრონტის მოსაძებნად არასტაციონარული ტალღის პროცესის შემთხვევაში.

ბრინჯი. 203. ტალღის ზედაპირის აგება ჰაიგენსის პრინციპის მიხედვით. ჰაიგენსის თავდაპირველ ფორმულირებაში ეს პრინციპი არსებითად მხოლოდ მოსახერხებელი რეცეპტი იყო ტალღის ზედაპირის მოსაძებნად, რადგან ის არ ხსნიდა, მაგალითად, რატომ არის მოცემული ტალღის ზედაპირის პოზიცია. ზუსტად მეორადი ტალღების წინა გარსით და რას ნიშნავს ნახ. 203 წყვეტილი ხაზი. ჰიუგენსის პრინციპის დასაბუთება ფრენელმა მეორადი ტალღების ჩარევის გათვალისწინების საფუძველზე მისცა. ჩვენ შევხვდებით ჰაიგენს-ფრესნელის პრინციპის გამოყენებას ოპტიკის შესწავლაში, ადვილი მისახვედრია, რომ ერთგვაროვან გარემოში სიბრტყის ან სფერული ტალღის გავრცელების მარტივ შემთხვევებში ჰაიგენსის პრინციპი იწვევს სწორ შედეგებს - ა. სიბრტყე ტალღა რჩება სიბრტყეზე, ხოლო სფერული ტალღა რჩება სფერული. ჰაიგენსის პრინციპი შესაძლებელს ხდის სიბრტყე ტალღის ასახვისა და გარდატეხის კანონის პოვნა ორ ერთგვაროვან მედიას შორის უსასრულო სიბრტყეზე.ტალღები არაჰომოგენურ გარემოში. ჰაიგენსის პრინციპის გამოყენებით შეიძლება ავხსნათ, თუ რატომ ბრუნავს ტალღის ზედაპირი, როდესაც ტალღები არაჰომოგენურ გარემოში ვრცელდება. მოდით, მაგალითად, p საშუალო სიმკვრივე გაიზარდოს y ღერძის მიმართულებით (სურ. 204).

ისე, რომ ტალღის გავრცელების სიჩქარე u მცირდება y გასწვრივ წრფივი კანონის მიხედვით. თუ დროის გარკვეულ მომენტში ტალღის ზედაპირი არის სიბრტყე, მაშინ მცირე დროის ინტერვალის შემდეგ, მომენტში, ეს ტალღის ზედაპირი, როგორც ჩანს ნახ. 204, ბრუნავს და ახალ პოზიციას იკავებს. მომდევნო ხანმოკლე პერიოდის შემდეგ ის იკავებს პოზიციას.მოხერხებულია აღწერილ ფენომენებზე დაკვირვება ზედაპირზე ტალღების გავრცელებისას და ჰაერში ბგერითი ტალღების გავრცელებისას. რეფრაქცია ნახ. 204. ტალღის ბგერის ბრუნვა, რომელიც გამოწვეულია ზედაპირის არაერთგვაროვნებით ატმოსფერული ჰაერის არაერთგვაროვან გარემოში, იწვევს უამრავ საინტერესო მოვლენას. სანაპირო სოფლების მაცხოვრებლებს ხშირად ესმით ხმები ნავებიდან, რომლებიც ძალიან შორს არიან. ეს ხდება მაშინ, როცა ზემოთ ჰაერის ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე წყლის ზედაპირზე, ხოლო ქვემოთ ჰაერს უფრო დიდი სიმკვრივე აქვს. ეს ნიშნავს, რომ ხმის სიჩქარე ბოლოში, წყლის ზედაპირზე, ნაკლებია, ვიდრე ზედა. შემდეგ ბგერითი ტალღა, რომელიც კუთხით უნდა ასულიყო, ირღვევა წყლისკენ და ვრცელდება მის ზედაპირზე. წყლის ზედაპირის გასწვრივ წარმოიქმნება ერთგვარი ტალღოვანი გზამკვლევი, რომლის გასწვრივ ხმა შეიძლება გავრცელდეს დიდ დისტანციებზე შესამჩნევი შესუსტების გარეშე, მსგავსი ვიწრო ტალღის გამტარი ასევე შეიძლება არსებობდეს ოკეანის სიღრმეში ტემპერატურისა და წყლის ფენების მარილიანობის გარკვეულ კომბინაციაში. შედეგად, იქმნება თხელი ფენა, რომელშიც აკუსტიკური ტალღების სიჩქარე ნაკლებია, ვიდრე მის ზემოთ ან ქვემოთ ფენებში. ხმის ენერგია ასეთ არხში ვრცელდება არსებითად ორ და არა სამ განზომილებაში და, შესაბამისად, მისი აღმოჩენა შესაძლებელია წყაროდან დიდ მანძილზე.

ტალღების დიფრაქცია.

ჰაიგენსის პრინციპის გამოყენება გარემოში ტალღების გავრცელებაზე დაბრკოლებების არსებობისას შესაძლებელს ხდის დიფრაქციის ფენომენის ხარისხობრივად ახსნას - ტალღების დახრა გეომეტრიული ჩრდილის რეგიონში. განვიხილოთ, მაგალითად, სიბრტყის ტალღის ინციდენტი ბრტყელ კედელზე სწორი კიდეებით (ნახ. 205). სიმარტივისთვის, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ტალღის ნაწილი კედელზე მთლიანად შეიწოვება ისე, რომ არ არის არეკლილი ტალღა. ნახ. 205 გვიჩვენებს ტალღის ზედაპირებს, რომლებიც აგებულია ჰიუგენსის პრინციპის მიხედვით ბარიერის უკან. ჩანს, რომ ტალღები რეალურად იხრება ჩრდილში, მაგრამ ჰიუგენსის პრინციპი არაფერს ამბობს ბარიერის უკან ტალღის რხევების ამპლიტუდაზე. მისი აღმოჩენა შესაძლებელია გეომეტრიული ჩრდილის რეგიონში შემოსული ტალღების ჩარევის გათვალისწინებით. ბარიერის უკან რხევის ამპლიტუდების განაწილებას დიფრაქციული ნიმუში ეწოდება. ბარიერის პირდაპირ, რხევის ამპლიტუდა ძალიან მცირეა. რაც უფრო შორს არის დაბრკოლება, მით უფრო შესამჩნევი ხდება ვიბრაციების შეღწევა გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში. თუ ტალღის სიგრძე აღემატება დაბრკოლების ზომებს, მაშინ ტალღა მას თითქმის არ ამჩნევს. თუ ტალღის სიგრძე R არის იგივე სიდიდისა, როგორც ბარიერის ზომა, მაშინ დიფრაქცია ვლინდება ძალიან მცირე მანძილზეც კი, ხოლო ბარიერის უკან ტალღები ოდნავ სუსტია, ვიდრე თავისუფალი ტალღის ველში ორივე მხრიდან. თუ საბოლოოდ, ტალღის სიგრძე გაცილებით მცირეა, ვიდრე დაბრკოლების ზომები, მაშინ დიფრაქციის ნიმუში შეიძლება შეინიშნოს მხოლოდ დაბრკოლებიდან დიდ მანძილზე, რომლის სიდიდე დამოკიდებულია.

ბრინჯი. 205. ბრტყელი ტალღის დიფრაქცია.ტალღა მოძრავი წყაროდან. ჰიუგენსის პრინციპი შესაძლებელს ხდის ვიპოვოთ ტალღის ფრონტის ფორმა არასტაციონარული ტალღის პროცესისთვის, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც რხევის წყარო მოძრაობს სტაციონარულ გარემოში. აქ ორი არსებითად განსხვავებული შემთხვევაა შესაძლებელი: წყაროს სიჩქარე ნაკლებია, ვიდრე საშუალო ტალღის გავრცელების სიჩქარე და პირიქით. წყარომ დაიწყოს მოძრაობა O წერტილიდან სწორი ხაზით მუდმივი y სიჩქარით, მუდმივად ამაღელვებელი რხევებით. პირველ შემთხვევაში, როდესაც ტალღის ფრონტის ფორმისა და მისი პოზიციის საკითხი გადაიჭრება ძალიან მარტივად, ფრონტი სფერული იქნება და მისი ცენტრი ემთხვევა წყაროს პოზიციას დროის საწყის მომენტში, ვინაიდან კვალი ყველა შემდგომი დარღვევა იქნება ამ სფეროს შიგნით (ნახ. 206) მართლაც, ჩვენ განვიხილავთ მოძრავი წყაროს მიერ შექმნილ არეულობას რეგულარული ინტერვალებით. პუნქტები იძლევა წყაროს პოზიციებს დროის მომენტში. თითოეული ეს წერტილი შეიძლება ჩაითვალოს სფერული ტალღის ცენტრად, რომელიც გამოსხივებულია წყაროს მიერ იმ მომენტში, როდესაც ის ამ წერტილშია. ნახ. 206 გვიჩვენებს ამ ტალღების ფრონტების პოზიციებს იმ დროს, როდესაც წყარო იმყოფება წერტილში. ვინაიდან, ყოველი მომდევნო ტალღის წინა ნაწილი მთლიანად წინა ტალღის შიგნითაა.

ბრინჯი. სურ. 206. ტალღის ზედაპირები, როდესაც წყარო მოძრაობს ტალღების სიჩქარეზე ნაკლები სიჩქარით. 207. ტალღის ზედაპირები, როცა წყარო მოძრაობს ნების სიჩქარის ტოლი სიჩქარით 207, ყველა ტალღის ფრონტი, რომელიც გამოსხივებულია წერტილებზე, ეხება იმ წერტილს, სადაც ამჟამად მდებარეობს წყარო. თუ გარემოს გარკვეული შეკუმშვა ხდება ყოველი ტალღის წინა მხარეს, მაშინვე მოძრავი წყაროს წინ, სადაც ყველა ტალღის წინა მხარე ეხება, დატკეპნა შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი.მახის კონუსი. განსაკუთრებით საინტერესოა შემთხვევა, როდესაც წყაროს სიჩქარე აღემატება ტალღის გავრცელების სიჩქარეს გარემოში. წყარო უსწრებს მის მიერ შექმნილ ტალღებს. წერტილებში გამოსხივებული ტალღის ფრონტების პოზიცია იმ მომენტისთვის, როდესაც წყარო იმყოფება წერტილში, ნაჩვენებია ნახ. 208.

ამ ფრონტების გარსი არის წრიული კონუსის ზედაპირი, რომლის ღერძი ემთხვევა წყაროს ტრაექტორიას, წვერო დროის თითოეულ მომენტში ემთხვევა წყაროს, ხოლო კუთხე გენერატრიქსსა და ღერძს შორის განისაზღვრება, როგორც ნათელია ნახ. თანაფარდობა 208. ტალღის ასეთ ფრონტს მახის კონუსი ეწოდება. ტალღის ფრონტის ეს ფორმა გვხვდება სხეულების ზებგერითი სიჩქარით მოძრაობის ყველა შემთხვევაში - ჭურვები, რაკეტები, რეაქტიული თვითმფრინავები. იმ შემთხვევებში, როდესაც საშუალების დატკეპნა ტალღის ფრონტზე მნიშვნელოვანია, ტალღის ფრონტის გადაღება შესაძლებელია.

ბრინჯი. 209. მახის კონუსი და ხმის ტალღის წინა მხარე, როდესაც წყარო მოძრაობს ნების სიჩქარეზე ნაკლები სიჩქარით. 209, ფოტოზე გადაღებული, გვიჩვენებს ტყვიის მახის კონუსს, რომელიც მოძრაობს ზებგერითი სიჩქარით და ტყვიის მიერ შექმნილი ხმის ტალღის წინა მხარეს, როდესაც ის ლულაში მოძრაობს ქვებგერითი სიჩქარით. სურათი გადაღებულია იმ მომენტში, როდესაც ტყვია გადალახავს ხმის ტალღის წინა მხარეს. მახის კონუსის ანალოგი ოპტიკაში არის ჩერენკოვის გამოსხივება, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც დამუხტული ნაწილაკები მოძრაობენ ნივთიერებაში სიჩქარით, რომელიც აღემატება ამ გარემოში სინათლის სიჩქარეს. .

დოპლერის ეფექტი.

ნახ. 206 ჩანს, რომ როდესაც მონოქრომატული ტალღების წყარო მოძრაობს, სხვადასხვა მიმართულებით გამოსხივებული ტალღების სიგრძე განსხვავებულია და განსხვავდება ტალღის სიგრძისაგან, რომელსაც გამოსცემდა სტაციონარული წყარო. თუ განვიხილავთ დროის ინტერვალს რხევების პერიოდის ტოლი, მაშინ სფეროები ნახ. 206 შეიძლება მივიჩნიოთ, როგორც თანმიმდევრული ტალღის მწვერვალები ან ღეროები, ხოლო მათ შორის მანძილი, როგორც შესაბამისი მიმართულებით გამოსხივებული ტალღის სიგრძე. ჩანს, რომ წყაროს მოძრაობის მიმართულებით გამოსხივებული ტალღის სიგრძე მცირდება, საპირისპირო მიმართულებით კი იზრდება. იმის გასაგებად, თუ როგორ ხდება ეს, ნახ. 210, წყარო იწყებს ტალღის გამოსხივების შემდეგ პერიოდს, ყოფნის წერტილში და, მოძრაობს იმავე მიმართულებით, როგორც ტალღა, ამთავრებს პერიოდს, ყოფნის წერტილში. შედეგად, გამოსხივებული ტალღის სიგრძე მნიშვნელობით ნაკლები აღმოჩნდება.

სტაციონარული მიმღები, რომელიც აღრიცხავს ამ ტალღებს, მიიღებს რხევებს რხევის სიხშირისგან განსხვავებული სიხშირით.ეს ფორმულა მოქმედებს როგორც წყაროს მიახლოებისას სტაციონარულ მიმღებს და როცა ის შორდება. მიახლოებისას წყაროს სიჩქარე აღებულია დადებითი ნიშნით, მოშორებისას უარყოფითი ნიშნით, თუ წყარო მოძრაობს ქვებგერითი სიჩქარით, მაშინ მიახლოებისას მიღებული ბგერის სიხშირე უფრო მაღალია, ხოლო მოშორებისას - უფრო დაბალია ვიდრე სტაციონარული წყარო. სიმაღლის ეს ცვლილება ადვილი შესამჩნევია, როდესაც მატარებლის ან მანქანის სტვენის ხმას უსმენთ. თუ მიმღებთან მიახლოებული ხმის წყაროს სიჩქარე მიისწრაფვის ხმის სიჩქარეზე, მაშინ ტალღის სიგრძის მიხედვით მიისწრაფვის ნულისკენ, ხოლო სიხშირე უსასრულობისკენ. თუ და მეტია მაშინ მიუახლოვდება მის მიერ შექმნილი ბგერითი ტალღები. ეს ტალღები ჩამოვა საპირისპირო თანმიმდევრობით, ვიდრე მათი გამოსხივება, ადრე გამოსხივებული ტალღები მოგვიანებით მოვა. ეს არის ფორმულიდან მიღებული სიხშირის უარყოფითი მნიშვნელობის მნიშვნელობა.მიმღების მიერ დაფიქსირებული რხევების სიხშირის ცვლილება ასევე ხდება მაშინ, როდესაც ტალღების წყარო სტაციონარულია საშუალოში, ხოლო მიმღები მოძრაობს. თუ, მაგალითად, მიმღები უახლოვდება წყაროს სიჩქარით, მაშინ მისი სიჩქარე ტალღის წვეროებთან შედარებით ტოლია. მაშასადამე, მის მიერ დაფიქსირებული რხევების სიხშირე უდრის. ეს ფორმულა ასევე მოქმედებს, როდესაც მიმღები ამოღებულია სტაციონარული წყაროდან, მხოლოდ სიჩქარის კონტროლი უნდა იქნას მიღებული უარყოფითი ნიშნით. თუ მიმღები შორდება წყაროს ზებგერითი სიჩქარით, მაშინ ის ემთხვევა ადრე გამოსხივებულ ტალღებს და აღრიცხავს მათ საპირისპირო თანმიმდევრობით. მიღებული ტალღების სიხშირის შეცვლის ფენომენს, როდესაც წყარო ან მიმღები მოძრაობს საშუალოზე. დოპლერის ეფექტი.

აკუსტიკური ტალღები.

ადამიანის ყურისთვის ხმოვანი ბგერების სპექტრი ვრცელდება. მაგრამ ეს შეზღუდვები ხელმისაწვდომია მხოლოდ ძალიან ახალგაზრდებისთვის. ასაკთან ერთად იკარგება მგრძნობელობა სპექტრის ზედა რეგიონის მიმართ. ხმოვანი დიაპაზონი ბევრად აღემატება სიხშირეების შედარებით ვიწრო დიაპაზონს, რომელშიც ადამიანის მეტყველების ბგერებია მოთავსებული. ზოგიერთ არსებას შეუძლია აწარმოოს და გაიგოს ხმები ადამიანის აღქმადი სიხშირის დიაპაზონის მიღმა. ღამურები და დელფინები იყენებენ ულტრაბგერას (რომლის სიხშირე დგას გასაგონი ბგერების ზედა ზღვარზე), როგორც ერთგვარი "რადარის" (ან "სონარის") ექოლოკაცია, ობიექტების პოზიციის დასადგენად. ულტრაბგერა ფართოდ გამოიყენება ტექნოლოგიაში.აკუსტიკური ვიბრაციები ხმოვანი ბგერების ქვედა ზღვარზე დაბალი სიხშირით ინფრაბგერითი ეწოდება. ისინი მიდრეკილნი არიან აგრძნობინონ ადამიანებს არაკომფორტულად და შფოთვით.

რამდენად შეიძლება შეიცვალოს ამპლიტუდა, როდესაც ემატება ერთი და იგივე სიხშირის ორი მონოქრომატული ტალღა, რაც დამოკიდებულია მათ ფაზებში განსხვავებაზე?

აღწერეთ ჩარევის ნიმუშის ტიპი, რომელიც წარმოიქმნება ორი თანმიმდევრული წერტილის წყაროს მიერ.

რატომ არის ძნელი მოსმენა, როდესაც ადამიანი ყვირის ქარის საწინააღმდეგოდ? რა თქმა უნდა, საპირისპირო ქარი ამცირებს ხმის სიჩქარეს, მაგრამ ეს კლება ძალზედ უმნიშვნელოა და თავისთავად ვერ ხსნის დაკვირვებულ ეფექტს: ჰაერში ხმის სიჩქარე დაახლოებით 340 მ/წმ-ს შეადგენს, ხოლო ქარის სიჩქარე ჩვეულებრივ არ აღემატება 10-15-ს. ქალბატონი. ეფექტის ასახსნელად უნდა გავითვალისწინოთ, რომ მიწასთან ახლოს ქარის სიჩქარე ნაკლებია, ვიდრე ზედა.

რამდენად შეესაბამება ჩარევის ფენომენი ენერგიის შენარჩუნების კანონს? რატომ, იმ შემთხვევებში, როდესაც ტალღის სიგრძე ბევრად უფრო მცირეა, ვიდრე ბარიერის ზომები, შეიძლება დიფრაქციის ნიმუში დაფიქსირდეს მხოლოდ ბარიერიდან ძალიან დიდ მანძილზე?

რომელ შემთხვევაში ხმის ვიბრაციების სიხშირის ცვლა დოპლერის ეფექტში უფრო გამოხატულია: როცა ხმის წყარო მოძრაობს თუ მიმღები იმავე სიჩქარით მოძრაობს?

გამოიყენება თუ არა დოპლერის ეფექტის ქვეშ სიხშირის ცვლის ფორმულები ზებგერითი სიჩქარით მოძრავი ხმის წყაროს ან მიმღების შემთხვევაში?

მიეცით თქვენთვის ცნობილი ინჟინერიაში ულტრაბგერის გამოყენების მაგალითები.