Mudelli interferenza. Termini tal-massimu u minimu

mudelli interferenza - hija strixxi dawl jew dlam li huma kkawżati mill-raġġi ta 'liema huma fil-fażi jew barra mill-fażi ma' xulxin. mewġ tad-dawl u simili huma miżjuda meta tkun applikata, jekk fażijiet tagħhom jikkoinċidu (fid-direzzjoni ta tiżdied jew tonqos), jew jikkanċellaw lil xulxin jekk ikunu antiphase. Dawn il-fenomeni huma msejħa interferenza kostruttiv u distruttivi, rispettivament. Jekk raġġ tad-dawl monokromi, l-mewġ li għandhom l-istess tul, jgħaddi permezz ta 'żewġ qasmiet dojoq (l-esperiment ewwel sar 1801 minn Thomas Young, xjentist Ingliż, li, grazzi lilu waslet għall-konklużjoni li n-natura mewġa ta' dawl), tnejn mill-raġġ li tirriżulta tista 'tkun diretta fuq skrin ċatt li minflok miż-żewġ tikek jikkoinċidu huma ffurmati trufijiet interferenza - b'mod uniformi alternanti mudell ta 'dawl u żoni dlam. Dan il-fenomenu huwa użat, per eżempju, fil-Interferometri ottiċi kollha.

Sovrapożizzjoni

Il-karatteristika li tiddefinixxi ta 'Sovrapożizzjoni ta' mewġ li jiddeskrivi l-imġiba ta 'mewġ superimposti. prinċipju tagħha tinsab fil-fatt li meta fl-ispazju ta 'ftit superimposti żewġ mewġiet, il tfixkil li jirriżulta huwa ugwali għas-somma alġebrajka tal-tfixkil individwali. Xi drabi fuq perturbazzjonijiet kbar din ir-regola huwa vjolat. Din l-imġieba sempliċi twassal għal numru ta 'effetti li huma msejħa fenomeni ta' interferenza.

Il-fenomenu ta 'interferenza hija kkaratterizzata minn żewġ estremi. Iż-żewġ mewġiet kostruttiv maxima jikkoinċidu, u huma fil-fażi ma 'xulxin. Ir-riżultat ta 'l-Sovrapożizzjoni huwa t-tisħiħ tad-disturb. L-amplitudni tal-mewġa mħallta li jirriżulta huwa ugwali għas-somma tal-amplitudnijiet individwali. Bil-maqlub, interferenza distruttivi f'massimu ta mewġa wieħed jaħbat ma 'l-minimu tieni - huma fl-oppożizzjoni. L-amplitudni tal-mewġa ikkombinat hija ugwali għad-differenza bejn il-amplitudnijiet ta 'partijiet komponenti tiegħu. Fil-każ fejn huma ugwali, huwa interferenza distruttivi kompluta, u perturbazzjoni tal-mezz total huwa żero.

esperiment Young

Il-mudell interferenza taż-żewġ sorsi tindika b'mod ċar il-preżenza tal-mewġ li jikkoinċidu. Thomas Young ssuġġeriet li d-dawl - bullish li tobdi l-prinċipju ta 'Sovrapożizzjoni. kisba famuż tiegħu kien l-dimostrazzjoni sperimentali tal-kostruttiv u distruttivi interferenza ta 'dawl fil 1801 Il-verżjoni moderna ta' esperiment Young natura differenti biss minħabba li tuża aktar minn sors tad-dawl koerenti. Laser ddawwal uniformi żewġ qasmiet paralleli fil-wiċċ opak. tgħaddi dawl permezz tagħhom, hemm skrin remot. Meta l-wisa bejn il qasmiet huwa ferm akbar mill-wavelength, ir-regoli ta 'l-ottika ġeometrika osservata - jidher fuq il iskrin żewġ reġjuni illuminati. Madankollu, l-approċċ ta 'qasmiet diffracted dawl u l-mewġ fuq l-iskrin huma superimposti fuq xulxin. Diffrazzjoni hija nnifisha konsegwenza tan-natura mewġa ta 'dawl, u għadhom eżempju ieħor ta' dan l-effett.

Il-mudell interferenza

Il-prinċipju ta Sovrapożizzjoni tiddetermina d-distribuzzjoni intensità tirriżulta fuq l-iskrin illuminati. Il-mudell interferenza iseħħ meta d-differenza passaġġ mill-qasma għall-iskrin huwa ugwali għan-numru sħiħ ta 'wavelengths (0, λ, 2λ, ...). Din id-differenza jiżgura li quċċati jidħlu fl-istess ħin. interferenza distruttivi iseħħ meta d-differenza passaġġ ugwali għal numru sħiħ ta 'wavelengths kkumpensat bin-nofs (λ / 2, 3λ / 2, ...). Jung użat argumenti ġeometriċi biex juru li l-Sovrapożizzjoni twassal għal serje ta 'faxex spazjati b'mod ugwali jew żoni intensità għolja li jikkorrispondu għar-reġjuni ta' interferenza kostruttiv, separati minn żoni skur sħiħa distruttivi.

spazjar Hole

L ġeometrija parametru importanti b'żewġ xquq huwa l-proporzjon tal-λ wavelength dawl u d-distanza bejn it-toqob d. Jekk λ / d huwa ħafna inqas minn 1, id-distanza bejn il-meded se jkun żgħir u l-effetti overlapping ma jkunux osservati. Bl-użu qasmiet spazjati viċin xulxin, Jung kienet f'pożizzjoni li jaqsam il-inħawi mdawla jew skuri. Għalhekk, huwa stabbilixxa l-wavelengths ta 'kuluri tad-dawl viżibbli. valur estremament żgħir tagħhom jispjega għaliex dawn l-effetti jiġu osservati biss taħt ċerti kundizzjonijiet. Li jaqsam l-oqsma ta 'interferenza kostruttiva u distruttivi, id-distanza bejn is-sors ta' mewġ tad-dawl għandu jkun żgħir ħafna.

wavelength

Osservazzjoni ta 'effetti ta' interferenza hija sfida għal żewġ raġunijiet oħra. Ħafna sorsi tad-dawl li jitfa spettru wavelength kontinwu, li jirriżulta fil-formazzjoni ta 'mudelli ta' interferenza multipli poġġuti fuq xulxin, kull b'intervall bejn l-istrixxi. Dan jelimina l-effetti l-aktar evidenti, bħal żoni ta 'dlam komplet.

koerenza

Li l-interferenza tista 'tkun osservata fuq perjodu twil ta' żmien, huwa meħtieġ li tuża sorsi ta 'dawl koerenti. Dan ifisser li s-sorsi ta 'radjazzjoni għandhom iżommu relazzjoni fażi kostanti. Per eżempju, żewġ mewġiet armoniċi tal-istess frekwenza dejjem ikollhom relazzjoni fażi fiss għal kull punt fl-ispazju - jew fil-fażi jew fil-fażi oppożizzjoni, jew f'xi stat intermedju. Madankollu, ħafna mill-sorsi tad-dawl li jitfa 'l-mewġa armonika veru. Minflok, huma jarmu dawl, f'liema każwali bidla fażi sseħħ miljuni ta 'drabi kull sekonda. Tali radjazzjoni huwa msejjaħ inkoerenti.

Ideali sors - laser

Interferenza għadha tiġi osservata meta superimposta mewġ fl-ispazju ta 'żewġ sorsi inkoerenti, iżda mudelli interferenza jvarjaw saltwarjament, flimkien ma' phase shift każwali. sensors tad-dawl, inklużi l-għajnejn, ma tistax tirreġistra immaġni li qed tinbidel malajr, u biss l-intensità medja tal-ħin. Ir-raġġ tal-laser huwa kważi monokromi (m. E. Jikkonsisti ta 'wavelength waħda) u highly-. Huwa sors tad-dawl ideali għall-osservazzjoni effetti interferenza.

Jistabbilixxi l-frekwenza

Wara Jung 1802 tal wavelengths miżura ta 'dawl viżibbli jista' jiġi korrelat ma 'veloċità preċiża biżżejjed ta' dawl disponibbli fil-ħin għall-kalkolu frekwenza approssimattiva tiegħu. Per eżempju, dawl aħdar hija ugwali għal madwar 6 × 10 ¹⁴ Hz. Dan huwa ħafna ordnijiet ta 'kobor akbar mill-frekwenza ta' vibrazzjonijiet mekkaniċi. Għal paragun, persuna tista 'tisma' ħoss bi frekwenzi sa 2 x ¹⁰ April Hz. X'inhuma eżattament ivarja b'rata xorta baqa 'misteru għall-60 sena li ġejjin.

Interferenza fil-films rqiqa

L-effetti osservati mhumiex limitati għall-ġeometrija qasma doppja użat minn Thomas Young. Meta jkun hemm riflessjoni u rifrazzjoni tal-raġġi miż-żewġ uċuħ separati b'distanza komparabbli mal-wavelength, interferenza iseħħ fil-films rqiqa. Ir-rwol tal-film bejn l-uċuħ jistgħu jkollhom vakwu, arja, likwidu jew kwalunkwe korp solidu trasparenti. Fid-dawl viżibbli effetti interferenza huma limitati mill-daqsijiet ta 'xi mikrometri ftit. Eżempju magħrufa ta 'l-film huwa bużżieqa. Dawl rifless minn dan, huwa Sovrapożizzjoni ta 'żewġ mewġiet - wieħed huwa rifless mill-wiċċ ta' quddiem, u t-tieni - fuq id-dahar. Huma jikkoinċidu fl-ispazju u miżjuda ma 'xulxin. Jiddependi fuq il-ħxuna tal-film sapun, żewġ mewġiet jistgħu jinteraġixxu b'mod kostruttiv jew destructively. Kalkolu sħiħa tal-mudell interferenza jindika li għall-dawl b'tul ta 'mewġa λ interferenza kostruttiv hija ammessa għall ħxuna ta λ / 4, 3λ / 4, 5λ / 4, eċċ, u distruttivi - .. Li λ / 2, λ, 3λ / 2, ...

Formoli biex jiġi kalkolat

fenomenu interferenza kien ħafna użi, u għalhekk huwa importanti li wieħed jifhem l-ekwazzjoni bażika li għandha x'taqsam magħha. L-ekwazzjonijiet li ġejjin jippermettu l-kalkolu tal-valuri varji assoċjati ma 'l-interferenza, għal żewġ każijiet l-aktar komuni tagħha.

strixxi dawl post fil esperiment Young, .. siti Jiġifieri interferenza kostruttiv jista 'jiġi kkalkulat permezz tal-espressjoni: y _{hija dawl.} = (ΛL / d) m, fejn λ - wavelength; m = 1, 2, 3, ...; d - id-distanza bejn il-qasmiet; L - distanza għall-mira.

.. Post meded dlam, jiġifieri l-oqsma ta 'interazzjoni qerrieda huwa mogħti bi: y _{huwa skur.} = (ΛL / d) (m + 1/2).

Għal interferenza speċijiet oħra - fil-films rqiqa - il-preżenza ta 'Sovrapożizzjoni kostruttiv jew distruttivi jiddetermina l-phase shift tal-mewġ rifless, li jiddependi fuq il-ħxuna tal-film u l-indiċi refrattiv ta' dan. L-ewwel ekwazzjoni jiddeskrivi l-każ ta 'assenza ta' tali bidla, u t-tieni - bidla ta 'nofs il-wavelength:

2nt = mλ;

2nt = (m + 1/2) λ.

Hawnhekk, λ - wavelength; m = 1, 2, 3, ...; t - triq traversat fil-film; n - indiċi ta 'rifrazzjoni.

Osservazzjoni natura

Meta x-xemx jiddi fuq il-bużżieqa, tista 'tara l-istrixxi bright kkulurita, peress wavelengths differenti huma suġġetti għal indħil distruttivi u jitneħħa mill-riflessjoni. Id-dawl rifless jifdal jidher bħala tneħħija kulur kumplimentari. Per eżempju, jekk bħala riżultat ta 'interferenza distruttivi huwa komponent aħmar assenti, ir-riflessjoni se jkun blu. Il-film irqiq ta 'żejt fuq l-ilma jipproduċi effett simili. Fin-natura, il-rix ta 'xi għasafar, inklużi paguni u hummingbirds, u l-qxur ta' xi ħanfus jidhru isbaħ, filwaqt li jinbidlu kulur meta inti jibdlu l-angolu tal-vista. fiżika ottika hawnhekk huwa l-interferenza ta 'mewġ tad-dawl rifless mill-istrutturi ub'saffi irqiq jew arranġamenti jirriflettu vireg. Bl-istess mod perli u qoxra huma iris, minħabba Sovrapożizzjoni ta riflessjonijiet minn saffi multipli ta 'perla. Ħaġar prezzjuż bħal opal, juru mudelli interferenza sbieħ kkawżati minn tifrix ta 'dawl minn strutturi regolari iffurmati minn partiċelli sferiċi mikroskopiku.

applikazzjoni

Hemm ħafna applikazzjonijiet teknoloġiċi ta 'fenomeni ta' interferenza ħfief fl ħajja ta 'kuljum. Dawn huma bbażati ottika kamera fiżika. Normali kisi lentijiet antireflection huwa film irqiq. -ħxuna tiegħu u rifrazzjoni ta 'raġġi huma tant jagħżlu li jipproduċu interferenza distruttivi ta' dawl viżibbli rifless. kisjiet aktar speċjalizzati li jikkonsistu minn saffi multipli ta 'films rqiqa maħsuba għall għaddiena biss radjazzjoni ġewwa medda ta' wavelength dejqa u għalhekk huma użati bħala filtri. kisjiet b'ħafna saffi huma wkoll użati biex iżidu l-riflettività tar-mirja ta 'teleskopji astronomiċi, kif ukoll reżonaturi laser ottiċi. Interferometrija - metodi ta 'kejl preċiżi użati biex jirreġistraw bidliet żgħar fil-bogħod relattiva - huwa bbażat fuq l-osservazzjoni tal-bidliet ta' dawl u meded dlam prodotti mill-dawl rifless. Per eżempju, kejl ta 'kif il-mudell interferenza bidliet, tippermetti li tiffissa l-kurvatura ta' uċuħ ta 'komponenti ottiċi fi lobi wavelength ottiċi.