Enmiksiĝo ŝablonoj. Kondiĉoj de la maksimuma kaj minimuma

Enmiksiĝo ŝablonoj - ĝi estas lumo aŭ malluma striojn kiuj estas kaŭzitaj de la radioj de kiuj estas en fazo aŭ malaktualaj kun la alia. Lumo ondoj kaj similaj estas aldonitaj kiam aplikita, se ilia fazoj koincidas (en la direkto de kreskanta aŭ malkreskanta), aŭ ili nuligas reciproke, se ili estas en antiphase. Tiuj fenomenoj nomiĝas constructivo kaj destructivo enmiksiĝo, respektive. Se monokromata lumo trabo, ĉiuj ondoj kiuj havas la saman longon, trapasas du mallarĝaj fendoj (la eksperimento estis unue faritaj en 1801 por Thomas Young, angla sciencisto, kiu, danke al li, al la konkludo ke la ondo naturo de lumo), du el la rezultanta trabo povas esti direktita sur ebena ekrano kiu anstataŭ la du parte kovranta punktoj formiĝas enmiksiĝo franĝoj - unuforme alterna padrono de lumo kaj malhelaj areoj. Tiu fenomeno estas uzata, ekzemple, en la tuta optika interferómetros.

superposición

La difinanta karakterizo de superposición de ondoj kiuj priskribas la konduton de supermetita ondoj. Lia principo kuŝas en tio, ke kiam en la spaco de supermetita du ondoj, la rezultanta tumulto egalas la algebra sumo de la individuaj tumultoj. Kelkfoje ĝenerale perturboj tiu regulo estas malobservita. Tiu simpla konduto kondukas al kelkaj efikoj kiuj estas nomataj enmiksiĝo fenomenoj.

La fenomeno de enmiksiĝo estas karakterizita de du ekstremoj. La du ondoj konstrue maksimumoj koincidas, kaj ili estas en fazo kun la alia. La rezulto de la superposición estas la fortigo de la perturbo. La amplekso de la rezultanta miksitaj ondo estas egala al ŝin adicias de la individuaj ampleksoj. Male, detrua interfero en maksimume unu ondo koincidas kun la minimuma dua - ili estas en opozicio. La amplekso de la kombinita ondo egalas la diferenco inter la ampleksoj de siaj partoj. En la kazo kie ili estas egalaj, estas kompleta detrua interfero kaj perturbo de la tuta meza estas nulo.

Young eksperimento

La mastroj de interferencia de la du fontoj klare indikas la ĉeeston de la superposición ondoj. Thomas Young proponis, ke lumo - ondo kiu obeas la principon de superposición. Lia fama atingo estis la eksperimenta pruvo de la konstrua kaj detrua interfero de lumo en 1801. La moderna versio de Young eksperimento en naturo diferencas nur en tio ĝi uzas koheran lumon fontoj. Lasero unuforme prilumas du paralelaj fendoj en la opakaj surfaco. Lumo forpaso tra ili, estas fora ekrano. Kiam la larĝa inter la fendoj estas signife pli granda ol la ondolongo, la reguloj de geometria optiko observita - vidita sur la ekrano du lumigis regionoj. Tamen, la alproksimiĝo de fendoj diffracted lumo kaj ondoj sur la ekrano estas supermetitaj sur unu la alian. Difrakto estas sin sekvo de la ondo naturo de lumo, kaj ankoraŭ alia ekzemplo de tio efiko.

La mastroj de interferencia

La principo de superposición determinas la rezultanta intenso disdonado sur la lumigis ekrano. La mastroj de interferencia okazas kiam la pado diferenco de la fendo por la ekrano egalas al la tuta kvanto de ondolongoj (0, λ, 2λ, ...). Tiu diferenco certigas ke altoj venis samtempe. Detrua interfero okazas kiam la pado diferenco egala al entjero kelkaj ondolongoj kompensas duono (λ / 2, 3λ / 2, ...). Jung uzis geometriajn argumentoj por montri ke la superposición kondukas al serio de egale spacigitaj bandoj aŭ alta intenseco areoj responda al la regionoj de konstrua enmiksiĝo, apartigitaj per malhelaj areoj plena detrua.

truo interspaco

Grava parametro geometrio kun du fendoj estas la rilatumo de la lumo de longitudo de ondo λ kaj la distanco inter truoj d. Se λ / d estas multe malpli ol 1, la distanco inter la bandoj estos malgrandaj kaj interkovrantaj efektoj ne observis. Uzante proksime interspacigitaj fendoj, Jung povis diferencon inter la lumo kaj malhelaj areoj. Tiel, li decidis la ondolongoj de videbla lumo koloroj. Ilia ekstreme malgranda valoro klarigas kial ĉi tiuj efikoj estas observita nur sub certaj kondiĉoj. Faru diferencon inter la areoj de konstrua kaj detrua interfero, la distanco inter la fonto de lumo ondoj devas esti tre malgranda.

ondolongo

Observado de enmiksiĝo efikoj estas defianta por du aliaj kialoj. Plej lumfontoj elsendas kontinuan ondolongo spektro, rezultigante formado de multoblaj enmiksiĝo ŝablonoj aldonitan al la alia, ĉiu kun intertempo inter la strioj. Ĉi tio forigas la plej prononcita efikojn, kiel ekzemple areoj de kompleta mallumo.

coherencia

Tio enmiksiĝo povis observi dum longa periodo de tempo, necesas uzi kohera lumo fontoj. Tio signifas, ke la radiado fontoj devas subteni konstanta fazo rilaton. Ekzemple, du harmona ondoj de la sama ofteco ĉiam fiksa fazo rilato al ĉiu punkto en spaco - aŭ en fazo aŭ en fazo opozicio, aŭ en iu intera stato. Tamen, la plejparto de la lumfontoj elsendas la vera harmona ondo. Male, ili elsendas lumon, en kiu hazardaj fazo ŝanĝo okazas milionojn da fojoj en sekundo. Tia radiado nomiĝas nekohera.

Ideala fonto - laseron

Enmiksiĝo daŭre observita kiam supermetita ondoj en la spaco de du nekohera fontoj, sed enmiksiĝo ŝablonoj varias hazarde, kaj ankaŭ hazardaj fazo movo. Lumo sensores, inkluzive de la okuloj, ne registri rapide ŝanĝanta bildon, kaj nur la meza intenseco de la tempo. La lasero estas preskaŭ unukolora (m. E. Konsistas de sola longitudo de ondo) kaj highly-. Estas ideala lumfonto por observi enmiksiĝo efikoj.

Determino de ofteco

Post Jung 1802 de mezuro ondolongoj de videbla lumo povas esti korelaciita kun nesufiĉe preciza lumrapido haveblaj tiutempe kalkuli ĝia proksimuma ofteco. Ekzemple, verda lumo egalas ĉirkaŭ 6 × Oktobro ¹⁴ Hz. Jen multaj ordoj de grandeco pli granda ol la ofteco de mekanikaj vibroj. Por komparo, persono povas aŭdi la sonon kun oftecoj ĝis 2 × ¹⁰ Aprilo Hz. Kion ekzakte varias kun rapideco ankoraŭ restis mistero por la venonta 60 jaroj.

Enmiksiĝo en maldikaj filmoj

La observita efikoj ne estas limigitaj al la duobla fendo geometrio uzita de Thomas Young. Kiam estas interkonsiliĝo kaj refracción de la radioj de la du surfacoj apartigitaj per distanco komparebla kun la ondolongo, enmiksiĝo okazas en maldikaj filmoj. La rolo de la filmo inter la surfacoj povas ludi vakuo, aero, likva aŭ ajna travidebla solida korpo. En videbla lumo enmiksiĝo efikoj estas limigitaj de la grandecoj de kelkaj mikrometroj. Al konata ekzemplo de la tuta filmo estas bobelo. Lumo reflektis de ĝi, estas superposición de du ondoj - unu estas reflektita de la antaŭa surfaco, kaj la dua - sur la dorso. Ili koincidas en spaco kaj aldonis al la alia. Depende de la dikeco de la sapo filmo, du ondoj povas interagi konstrue aŭ detrue. Kompleta kalkulo de la enmiksiĝo skemo indikas ke por lumo kun longitudo de ondo λ konstrua enmiksiĝo estas observita por filmo dikeco de λ / 4, 3λ / 4, 5λ / 4, ktp, kaj detrua - .. Por λ / 2, λ, 3λ / 2, ...

Formuloj por kalkuli

enmiksiĝo fenomeno estis multajn uzojn, do ĝi estas grava por kompreni la baza ekvacio rilatas al tio. La jenaj ekvacioj permesas la kalkulo de la diversaj valoroj asociitaj kun la enmiksiĝo, por liaj du plej komunaj kazoj.

Loko lumo strioj en Young eksperimento, .. Ie ejoj kun konstrua enmiksiĝo povas esti kalkulita uzante la esprimon: y _{estas lumo.} = (ΛL / d) m, kie λ - ondolongo; m = 1, 2, 3, ...; d - la distanco inter la fendetoj; L - distanco al celo.

.. Loko mallumaj bandoj, tio estas la regionoj de detrua interago estas donita per: y _{estas malluma.} = (ΛL / d) (m + 1/2).

Por aliaj specioj enmiksiĝo - en maldikaj filmoj - la ĉeesto de konstrua aŭ detrua superposición determinas la fazo movo de la reflektita ondoj, kiuj dependas de la filmo dikeco kaj la refrakta indico de ĝi. La unua ekvacio priskribas la kazon de foresto de tia movo, kaj la dua - movo de duona la ondolongo:

2NT = mλ;

2NT = (m + 1/2) λ.

Ĉi tie, λ - ondolongo; m = 1, 2, 3, ...; t - vojo trairita en la filmo; n - indekso de refrakto.

Observado en la naturo

Kiam la suno brilas sur la veziko, vi povas vidi la brila kolora strioj, ĉar malsamaj ondolongoj estas submetitaj al detrua interfero kaj forigita de la interkonsiliĝo. La ceteraj reflektis lumon aperas kiel pla koloro forigo. Ekzemple, se rezulte de detrua interfero forestas ruĝa komponanto, la konsidero estos blua. La maldika filmo de petrolo sur la akvo produktas similan efikon. En naturo, la plumoj de kelkaj birdoj, inkluzive de pavoj kaj kolibroj, kaj la konkoj de iuj skaraboj aperas pli hele, dum ŝanĝas koloron kiam vi ŝanĝas la angulo de vidado. optika fiziko jen la enmiksiĝo de lumo ondoj reflektis de la maldikaj manteloj strukturoj aŭ tabeloj reflektante bastonojn. Simile perloj kaj ŝelo estas iriso, pro superposición de konsideroj de multoblaj tavoloj de perlo. Valoraj ŝtonoj kiel opalo, ekspoziciaĵo bela enmiksiĝo ŝablonoj kaŭzitaj de dispersión de la lumo de regula strukturoj formitaj de mikroskopaj sferaj partikloj.

aplikaĵo

Estas multaj teknologiaj aplikoj de lumo enmiksiĝo fenomenojn en la ĉiutaga vivo. Ili estas bazitaj fiziko fotilo optiko. Normala lensoj antireflection revestimiento estas maldika filmo. Lia dikeco kaj refrakto de radioj estas tiel elektitaj por produkti detrua interfero de reflektis videbla lumo. Pli specialigitaj Tavoletoj konsistanta el pluraj tavoloj de maldikaj filmoj destinitaj por pasi sola radiado ene de mallarĝa ondolongo gamo kaj de ĉi tie estas uzataj kiel filtriloj. Multilayer tegaĵoj ankaŭ estas uzitaj por pliigi la reflectividad de la speguloj de astronomiaj teleskopoj, krom optika laseron resonadores. Interferometría - preciza mezurado metodoj uzitaj por registri malgrandajn ŝanĝojn en relativa malproksimo - estas bazita sur la observado de la ŝanĝoj de lumo kaj mallumaj bandoj produktitaj de la reflektita lumo. Ekzemple, mezurado de kiel la mastroj de interferencia ŝanĝas, ĝi permesas agordi la kurbeco de surfacoj de optikaj komponantoj en optika ondolongo lobojn.