20.Жарық интенсивтігінің материал қалыңдығына тәуелділігі.Шыны пластинканың жарық өткізгіші

Дисперсті система арқылы өткен жарық сәуленің интенсивтілігі біршама төмендейді және бұл бірден екі процесті тудырады: жұту және шашырату. Жарык жұтылған кезде оньщ энергиясы жылуға айналады. Боялған орталардың көмегімен жарық жұтудын, негізгі заңдылығын Ламберт пен Беер анықтаған. Ламберт заңына орай, ерітіндінің өте жұқа қабаты арқылы өтетін жарық интенсивтілігі-нің өзгеруі, өзі өткен ерітінді қабатының қалыңдығына тура пропорционалды, ал Беер заңына сәйкес ерітіндіде еріген зат концент-рациясының жоғарылауы ерітінді қабатының қалыңдығы сияқты әсер етеді. Ламберт және Беер заңын дифференциалды тұрғыдан біріктіріп өрнектеуге болады:

dI=KCdx 

мұндағы dІ — өткен жарық интенсивтілігі; К —пропорционалдық коэффициенті; С — ерітінді концентрациясы, dx — жарық өткен ерітінді қабатының қалыңдығы. Бұл теңдеудің интегралдық түрі:

І = Iое-кс_х 

мұндағы Iо — ерітіндіге түскен жарық интенсивтілігі; I— ерітіндіден шыққан жарықтың интенсивтілігі.

Осы тұста ескерте кететін бір жай бар: егер ерітінді концентра-циясын өзгерткенде еріген зат диссоциацияланбаса немесе агрегацияланбаса, онда Ламберт-Беердің біріккен заңы орындалады.

Дисперсті системаларға тән оптикалық құбылыс — жарықтьщ шашырауы. Жарық шашыраған кезде түс-кен сәуле энергиясы жылуға айналмастан, оны бөлшектер әр түрлі бағытта кайтадан шығарады. Сондықтан да шашыраған жарықты қараңғы фонға қарсы бүйірінен байкауға болады.

21.Дифракция құбылысы.Френель аумақтары.Дифракциялық решеткалар.Дифракцияның пайда болу шарттарын тусіндір.

Жарықтың дифракциясы деп жарық толқындарының жолындагғы бөгеті орап (айналып) өтуін айтады. Неғұрлым кең мағынада айтқанда, элоктромагниттік толқындар экранның саңлаудың немесе басқада да бір текті емес нәрселердің шетіне жақын жерден өткенде олардың таралу бағыты өзгереді. Дифракция құбылысы жарықтың түзу сызықпен таралуынан ауытқын көрсетеді. Жарық толқындары өлшемдері жөнінен жарық толқыны ұзындығымен шамалас бөгеттерді орғытып өтеді. Жарықтың дифрация құбылысы дегеніміз осы.Дифракция құбылысы тек жарыққа ғана емес, басқа да толкындық процестерге тән құбылыс. Мысалы, дыбыс толқындары да жолында кездескен бөгетті айнала бұрылып таралады. Биік үйдің бір жағынан шыккан дыбыс оның екінші жағынан да естіледі, өйткені дыбыс толқыны үйдің бұрышына жетіп бұрылады да қалкаланып тұрған алқапқа барады, басқаша айтқанда дифракцияланады. Бұл ретте бір ескерте кететін нәрсе: жарықтың дифракция кәдімгі жағдайларда байқалмайды, оны тек ерекше жағдайларда ғана   байқауға болады.Жарықтың толқын ұзындығы өте кішкене (10^-5 см) болғандықтан, жарық дифракциясын байқау қиын, арнаулы құрал-жабдық керек. Жарық дифрациясы микроскоптың мүмкіндік қабілетіне шек қояды.

Геометриялық оптика заңдары жарық толқындарының жолындағы бөгеттердің өлшемдері толқын ұзындығынан көп үлкен болатындай жағдайда орындалады.

Дифракциялық құбылысқа байланысты есептерді шығару үшін, яғни бөгеті бар ортада тарайтын жарық толқыны интенсивтілігінің таралуын табу үшін Гюйгенс және Гюйгенс-Френель принциптері қолданылады.

Гюйгенс-Френелъ принципі:

1. Кез-келген уақыт мезетіндегі толқындық бет дегеніміз-айналып өтетін екінші ретті толқындардың жай ғана өзі емес, олардың интерференцияларының нәтижесі болып табылады.

2. Жарық толқындары келiп жеткен беттiң әрбiр нүктесi өз кезегiнде жаңа толқын көздерi болып табылады.

Тамаша оптикалық аспаптың-дифракциялық тордың құрлысы дифрациялық құбылысқа негізделген.

Дифракциялық минимумдар шарты: b sin γ= (2m +1) λ

2

Дифракциялық максимумдар шарты: b sin γ = m ∙λ

Тамаша оптикалық аспаптың-дифракциялық тордың құрлысы дифрациялық құбылысқа негізделген.

Дифракциялық тор толып жатқан өте жіңішке, мөлдір емес аралықтармен бөлінген көптеген саңылаулар жиынтыгы болып табылады. Дифракциялық тор деп бiр-бiрiне жақын, әрi параллель орналасқан тар жолақ саңлаулар жүйесiнен тұратын спектральдық құралды айтады.

Жазық параллель шыны пластинкадан осылай жасалған торлар жазық, мөлдір тор деп аталады. Осындай шыны торды алғаш (1822 ж.) неміс физигІ Фраунгофер жасаған, оның торында бір дюймнің бойына 8000 штрих сызылған болатын; осы кездегі шетелде жасалатын тордың бір дюйміне келетін штрих саны 30 000-ға дейін болады, басқаша айтқанда 1 мм-ге 1181,13 штрих келеді. Біздің елімізде жасалатын дифракциялык. торларда бір миллиметрге келетін штрихтар саны 1200-ге дейін болады.

Жақсы тор шыны пластинаға параллель штрихтар сызылған арнаулы бөлгіш машинаның көмегімен жасалады. Сапа жағынан ең жақсысы-шағылдырғыш торлар деп аталатындары. Олар жарықты шағылдырғыш және шашыратқыш бөліктердің кезектесуі болып табылады. Жарықтың шашыратқыш штрихтары кескішпен металл пластинаның тегіс өңделген бетіне сызылады. Дифракциялық тордың көмегімен толқын ұзындыгы өте дәл өлшеуге болады. Дифракциялық торлар жарықты спектрлерге жiктеу үшiн, сонымен қатар жарықтың белгiсiз толқын ұзындығын анықтау үшiн де қолдаылады.

Дифракция-жарықтың толқындық сипаты білінетін құбылыс. Жарық дифракциясы — жарық толқындарының мөлшері сол толқындардың ұзындығымен қарайлас орап өту құбылысы. Толқындар теориясында дифракция деп толқынның таралуына кедергі жолыққанда толқындық өрісте пайда болатын құбылыстардың барлық жиынтығын айтады.

Диф/я құбылысын жарықтың толқындық теориясы б/ша толық түсіндіруге болады.Толқындық беттің әрбір нүктелерінің айналасында пайда болған элементар толқындар бір-бірімен қосылысып интерференцияланады, сонда қорытқы сыртқы орауыш бетте толқынның едауір интенсивтігі болады. Элементар толқындар мен интерференция жайындағы идеялардан жарықтың толқындық теориясының негізгі принципі –Гюгенс-Френель принципі шығады. Бұл принцип б/ша толқындық беттің алдыңғы жағындағы бір нүктедегі тербелісті табу үшін сол нүктеге толқындық беттің барлық элементтерінен келген тербелістерді тауып, одан соң олардың амплитудалары мен фазаларын есепке ала отырып, оларды өзара қосу керек.

Френенль зоналар методын қолданды. Бұл метод толқындық бетті ойша дөңгелек зоналарға бөлуге ж/е олардан таралып бір-біріне қосылысып интерференцияланған элементар толқындардың амплитудалары мен фазаларын есепке алуға негізделген. S жарық көзінен жарық толқындары таралып сфералық толқындық беттер түзілсін , сонда олардың біреуі ∑-мен белгіленген бет болсын. Жарық толқынының P нүктедегі әсерін анықтау үшін Френельше сол ∑ толқындық бетті ойша дөңгелек зоналарға бөлеміз. Көршілес зоналардың сәйкес нүктелерінен P нүктесіне келген жарық тербелістерінің жол айырмасы тең. Гюгенс-Френель интегрлы: .

P нүктесіндегі толық өріс ∑ бетінің барлық элеметтерінен келетін екінші реттік толқындар өрістерінің суперпозициясы.

Айқын да анық дифракциялық суретті алу және бақылау үшін дифракциялық торды пайдаланады. Дифракциялық тoр дегеніміз — жарық дифракциясы байқалатын тосқауылдар және саңылаулардың жиынтығы.

Дифракциялық торды реттелген дифракциялық тop және реттелмеген дифракциялық тop деп бөледі. Реттелген тор деп саңылаулары белгілі бір қатаң тәртіп бойынша орналаскан торларды, ал реттелмеген деп саңылаулары тәртіпсіз орналасқан торларды айтады. Геометриялық құрылысына қарай торларды жазық және кеңістіктік торлар деп те бөледі. Кеңістіктік реттелмеген торларға, мысалы, тұмандағы ауа тамшылары немесе мұз қиыршықтарының жиынтығы, көз кірпіктері жатады.