Оқу білім кешені оптика пәні бойынша
жүктеу/скачать 1,93 Mb.
|
e8882c031a67573584e3f4e6456c4514f9028060
- Бұл бет үшін навигация:
- Ньютон сақиналары.
| Френельдің тәжірибелері
1. Қос жасалған тәжірибе. Дербес екі жарық көзінен (екі электр лампадан, екі шамнан т.т.) таралған жарық шоқтары когерент бола алмайтындығы жоғарыда айтылды. Сөйткенмен бір жарық көзінен таралған жарықты шағылу құбылысын пайдаланып, екі шоққа айырып, когерент жарық шоқтарын алуға болады. Френель ең алғаш (1818 ж.) жазық айналарды пайдаланып осы пікірді іске асырды. Оның тәжірибесінің схемасы 2-суретте көрсетіліп отыр. Мұндағы мен - көлбете орнатылған жазық айналар, олардың жылтыр беттері аралығындағы бұрыш 180°-қа жуық; ал бұрышы өте кішкене. S — монохромат жарық көзі; S-тен шыққан сәулелер EE экранға тіке түспес үшін K қалқа қойылған. мен — оның жорымал кескіндері. Сонда жазық айналардан шағылған жарық шоқтарын осы және жорымал кескіндерден шыққан деп қарауға болады. Бұлар когерент жарық шоқтары болып табылады. Өйткені олар, дұрысында, бір жарық көзінен шығып, қос айнадан шағылысып, екі айрылған жарық шоқтары. Бұлар берілген нүктеге әр түрлі жол жүріп келеді. Басқаша айтқанда алынған нүктеге келген толкындардың белгілі жол айырмасы болады. Сондықтан осы толқындар қосылысқан алқапта интерференциялық бейне байқалады. Сонда екі жарық толқындары қосылысқан нүктенің жарықталынуы толқындардың жарық көзінен, немесе оның жорымал және кескіндерінен берілген нүктеге дейінгі жолдардың айырмасына тәуелді: егер жолдар айырмасы жарты толқындардың жұп санына тең болса, онда жарықталыну максимал болады, егер осы жолдар айырмасы жарты толқындардың тақ санына тең болса, онда жарықталыну минимал болады. Соңда интерференциялану алқабына қойылған EE экранның бетінде жарық және қара қоңыр жолақтар байқалады, интерференциялық бейненің центрінде (M нүктеде) өте жарық жолақ болып, оның екі жағына кара коңыр және жарық жолақтар алма-кезек орналасады. 2-сурет. Френельдің қос айнасы. Егер Френельдің қос айнасына ақ жарық (күн жарығы, электр доғасының жарығы т.т.) түсірілсе, онда орталық жолақ ақ болады, да оның екі жағындағы жолақтар түрлі түсті болады. 2. Бипризмамен жacалған тәжірибе. Френель (1826 ж.) сыну құбылысын пайдаланып та бір жарық көзінен шыққан жарықты екі шоққа айырып когерент шоқтар алып, олардың интерференциясын бақылады. Оның бұл жолғы тәжірибесінің схемасы 3-суретте көрсетілген. Мұндағы мен - сындырушы бұрыштары өте кішкене болып келген призмалар, олар табандары тиістіріліп орнатылған; S — жарық көзі; мен — оның жорымал кескіндері. Жарық көзінен таралған бытыраңқы жарық шоғы призмадан өткенде сынып төмен карай бұрылады, призмадан өткен жарық сынып жоғары қарай бұрылады, жарық шоқтары қос призмадан өткенде біріне-бірі қарама-қарсы бағытта бұрылады. Бұл шоқтар когерент болады, өйткені бұлар және нүктелерден шыққан сияқты болғанмен тегінде бір жарық көзінен таралып отыр. Сондықтан бұлар бір-бірімен қосылысқан алқапта интерференция құбылысы байка-лады. Сол алқапқа қойылған экранның бетінде интерференциялық жолақтар пайда болады. Экранның берілген нүктесіндегі жарықталыну толқындардың жарық көзінен осы нүктеге дейінгі жолдарының айырмасына байланысты. Егер жолдар айырмасы жарты толқындардың жұп санына тең болса, онда жарықталыну максимал болады, егер жолдар айырмасы жарты толқындардың тақ санына тең болса, онда жарықталынуы минимал болады. Сонда қос призмаға монохромат жарық түсірілген болса, экранның бетінде орталық жарық жолақ және оның екі жағында қара қоңыр және жарық жолақтар кезектесіп орналасады. Егер ақ жарық түсірілген болса, онда орталық жолақ ақ болады да, оның екі жағындағы жолақтар түрлі түсті болады, сонда олардың күлгін түсті шеті орталық ақ жолақ жағында жатады; алыстау жолактардың түсі өте күрделі болады, өйткені ондай жолақтар ұзындықтары әр түрлі жарық толқындарының қосылысу нәтижесінде пайда болады. 3-сурет. Френельдің бипризмасы. Ньютон сақиналары. Erep жазық шыны пластинканың үстіне жазық-дөңес линза қойылса, онда олардың арасында сына пішіндес ауа қабаты пайда болады (4, а-сурет). Енді осындай системаға, пластинка бетіне шамада перпендикуляр бағытта, монохромат жарық түссе, соңда жарық толқындары осы сына пішіндес ауа қабатының үстіңгі және төменгі шекараларында шағылады да өзара интерференцияланады, осының нәтижесінде линза мен пластинка тиісіп тұрған нүктеде қара коңыр дақ пайда болып, оны концентр жарық және қара қоңыр шеңберлер қоршап тұрады, олар центрден қашықтаған сайын жиі тарта береді. Осы шеңберлер бірдей қалыңдық жолақтары болып табылады. Бұларды бірінші рет Ньютон зерттеген, сондықтан олар Ньютон сақиналары деп аталады.Ньютон сақиналарының өлшемдері мен орынын анықтау қиын емес, 4,б-суретте жазық пластинканың үстіне қойылған жазық-дөңес линзаның қимасы кескінделген. Линзаның қисықтық радиусы R мен берілген қара қоңыр шеңбердің радиусы арасында қатынас бар. Суретке қарағанда немесе — өте аз шама болғандықтан -ты елемесе де болады, сонда жуықтап алғанда бұдан: (1) Жоғарыда айтылғандай жарық пластинканың бетіне перпендикуляр бағытта түскенде болады, ауаның Сонда (11.6) формула бойынша жолдың оптикалық айырмасы мынаған тең: (2) Енді -тың орнына, (1) формула бойынша оның мәнін қойсақ мынау шығады: (3) Ал қара қоңыр шеңберлер түзілу үшін болуға тиіс, сонда бұл шеңбердің радиусы былай өрнектеледі: (4) мұндағы k=l,2,3... Жарық шеңберлер түзілу үшін болғуа тиіс, сонда мұндай шеңбердің радиусының өрнегі мынадай болады: (5) мұнда да k =1, 2,3... (4) және (5) формулаларға қарағанда неғұрлым жарық толқыны қысқа болса, соғұрлым Ньютон сақиналарының радиусы қысқа болады. Егер ақ жарық түсірілсе, онда сақиналар түрлі түсті болады да, олардың ішкі жиектері күлгін түсті болады. Шағылған жарықта бақылағанда орталық дақ қара қоңыр болады, өйткені интерференциялану нәтижесінде сәулелер бірін-бірі жойып жібереді. Өткінші жарықта бақылағанда орталық дақ жарық болады. жүктеу/скачать 1,93 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|