Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Fizika pani boyinsha lekciyalar

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
09.08.2024
Размер:
6.47 Mб
Скачать

ańlatadı. Buyım retinde AV tuwrı sızıqtı alamız. Buyımnan linzaǵa shekemgi aralíq d = AV, linzadan súwretleniwge shekemgi aralíq f = OA/.

V

 

S

-súwrettegi AVO hám A/V/O úshmúyeshlikler uqsas.

 

 

 

 

Sonıń ushın A/ V/ / AV = f / d. Bunnan A/ V/ / SO = (f -

 

 

 

F A/

F) / F yamasa AV=SO:

 

 

 

A

F 0

A/ V/ / AV = (f – F) / F (11-6)

 

 

 

B/

teńlikti jazıw múmkin. Demek,

38-súwret.

onıń úlkeytiw qábileti bolıp esaplanadı:

K = df

1

 

1

 

1

(11-7)

d

f

F

 

 

 

teńlemege iye bolamız. Bul linza formulası.

Linzanıń tiykarǵı qásiyetlerinen biri

(11-8)

Demek, linzanıń úlkeytiwi (K) linzadan súwretleniwge shekemgi hám buyımnan linzaǵa shekemgi aralíqlardıń qatnasına teń boladı eken.

Jaqtılíq tezligi. Jaqtılíq tezliginiń shaması hám onı anıqlaw máselesi uzaq waqıtlar dawamında alımlardı qızıqtrıp keldi. Jaqtılíq tezligi mánisiniń tájiriybe jolı menen anıqlanıwı elektromagnit tolqın tábiyatın anıqlawda hám jaqtılíqtıń ózi elektromagnit tolqınnan ibarat ekenligin sıpatlawda úlken rol oynadı.

Birinshi ret jaqtılíq tezligin ólshewge Daniya astronomı Remer urınıp kórdi. Yupiter planetası joldasınıń tutılıw waqtın tekserip, ol jaqtılíq tezligi ushın s = 215000 km/s mániske teń nátiyjeni aldı.

Jaqtılíq tezliginiń anıǵıraq mánisine birinshi ret Fizo ólshewge eristi. Fizo óz tájiriybesinde jaqtılíqtı aylanıwshı dóńgelek tisleri arasınan ótker-

di. Ótken jaqtılíq nurı belgili aralíqtı ótip, ekranǵa túsedi hám onnan jáne dóńgelekke qaytadı. Eger bunda qaytqan jaqtılíq dóńgelek tisleri arasındaǵı

kelesi kesikke tuwrı kelsa, ol ótedi, biraq dóńgelek tislerine dus kelse, óte almaydı. Demek, dóńgelek tisleri arasındaǵı kesiktiń aylanıw tezligi jaqtılíqtıń derekke

39-súwret.

barıp soń qaytıp kelgenshe ótken waqıttı belgilewi múmkin eken. Dóńgelektiń aylanıw tezligi arqalı tisler arasındaǵı kelesi kesiktiń keliw waqıtın anıqlap hám sol waqıt ishinde jaqtılíq basıp ótken jol uzınlıǵın ólshep Fizo jaqtılíq tezliginıń mánisi s = 313000 km/s ekenligin anıqladı.

Fizodan keyin jaqtılíq tezligin Fuko anıqlawǵa urınıp kórdi. Onıń jaqtılíq tezligi ushın alǵan nátiyjesi s = 296000 km/s bolıp shıqtı.

Sońǵı nátiyjelerge qaraǵanda, jaqtılíqtıń vakuumdaǵı tezligi s = 299792456,2 1,1 m/s 3 ∙ 108 m/s.

Jaqtılíqtıń hár qanday móldir ortalíqtaǵı tezligi onıń vakuumdagi tezligine teń bolıp esaplanadı.

 

jaqtılíq prizmadan ótkende túrli reńdegi nurlarǵa

152

qızıl

ajıralar eken. Bul nurlar prizmadan shıqqannan keyin

 

ekranǵa túsirilse, radugadaǵı

sıyaqlı tiykarınan

Aq nur

túrli reńnen: qızıl, tuyıq sarı,

sarı, jasıl, hawa reń,

fiolet

kók hám fiolet reńlerden ibarat jolaq payda boladı.

40-súwret.

Bul raduga reńdegi jolaq spektr delinedi.

Quyash nurı spektri tekserilgende

onda insan kózi bayqamaytuǵın nurlar da barlıǵı

anıqlanǵan. Biziń kózimiz tolqın uzınlıǵı 1 = 7000 - 8000 A bolǵan (qızıl) nurdan 2 = 3700 - 4000 A ge shekemgi bolǵan (fiolet) nurlardı sezedi. Bul jerde uzınlíq birligi etip A (angestrem) alınǵan. 1 A = 10-10 m.

Jaqtılíq nurı bazıbir zatqa tússe, zattıń qızatuǵınlıǵı belgili. Zattıń qızıw dárejesi yamasa zat temperaturasınıń kóteriliwi túsip atırǵan jaqtılíq tásirinde zat kóbirek qızadı eken.

Fotoeffekt. Jaqtılíq nurınıń zat penen tásiri hám bul tásir nátiyjesinde jaqtılíq energiyasınıń zat atomları elektronlarına ajıratılıw qubılısı fotoelektr effekt yamasa qısqasha fotoeffekt

delinedi. Fotoeffekt qubılısı G.Gerts

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

tárepinen

anıqlandı.

-súwrette

Stoletov

islegen

 

 

 

 

 

 

 

S

tájiriybeniń sxeması kórsetilgen. Bir astarları (A) metall sım

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tor, ekinshisi bolsa, tsinkten islengen (K) plastinkadan ibarat

 

 

 

 

 

 

 

 

S kondensator elektr deregine jalǵanǵan. Oń tárepten kelgen

 

 

K

 

A

 

jaqtılíq nurı A sım tordan ótip, kondensatordıń ekinshi K

 

 

 

 

 

 

 

 

plastinkasına túsedi. Oń polyuske jalǵanǵan sım tor anod

 

 

 

 

 

 

 

 

G

-

+

 

 

wazıypasın ótese, teris polyusqa jalǵanǵan plastinka katod

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43-súwret.

 

 

 

 

 

 

wazıypasın atqaradı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tsink plastinkaǵa jaqtılíq túsiwi nátiyjesinde shınjırda

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tok payda boladı. Eger polyuslerdi almas

 

 

tırıp, sım torǵa teris potentsial bersek, tok kemiydi hám sol baǵıtta potentsiallar ayırması asırılǵanda tok ótiwi toqtaydı. Bul nátiyje dáslepki jaqtılíq nurı túsiwi sebepli shınjırda tok payda bolıwı tsink plastinkadan teris zaryadqa iye bolǵan bóleksheler, yaǵnıy elektronlar shıǵıwı aqıbeti eken, degen juwmaq kelip shıǵadı. Shıǵıp atırǵan elektronlardı fotoelektronlar, fotoeffekt nátiyjesin-de shınjırda payda bolǵan tok fototok delinedi.

Endi tsink plastinkanı teris polyuske tordı oń polyuske jalǵap, plastinkalar arasındaǵı potentsiallar ayırmasın kóterip barayı3. Bunda jaqtılíq tásirinde payda bolǵan fototok ta artıp baradı. Biraq potentsiallar ayırması belgili mániske jetkende tok aspaydı. Bul tok toyınıw fototogı delinedi. Eger tsink plastinkaǵa túsiwshi jaqtılíq aǵımın kúsheytsek, fototok jáne kóterile baslaydı.

Sonday etip, fotoeffekttiń birinshi tájiriybeli nızamına kelinedi: jaqtılíq nurı túsip atırǵan plastinkanıń jaqtırtılıw dárejesi qansha bolsa, fototok kúshi sonsha úlken boladı. Fototoktıń kúshi shıǵıp atırǵan elektronlar sanı menen belgileniwin itibarǵa alsaq, bul nızamdı tómendegishe anıqlaw múmkin waqıt birligi ishinde shıǵıp atırǵan elektronlar sanı túsip atırǵan jaqtılíq intensivline tuwrı proportsional boladı.

Hár bir metall dene ushın fotoeffektti payda etiwshi menshikli - shegaralíq jaqtılíq jiyiligi payda bolıp, ol fotoeffekttiń qızıl shegarası dep ataladı hám sol jiyilikten úlken jiyilikli jaqtılíq túskende ǵana berilgen metallda fotoeffekt qubılısı baqlanadı. Ásirese keyingi eki nátiyjeni,

153

jaqtılíqtı tolqın retinde qaraytuǵın bolsaq, túsindiriw múmkin emes. Jaqtılíq aǵımı yamasa onıń intensivligi tolqın energiyasına baylanıslı edi. Soǵan sáykes ráwishte, jaqtılíq tásirinde shıǵıwshı elektronlar energiyası jaqtılíqtıń intensivligine proportsional bolıwı kerek edi. Tájiriybe nátiyjesi bunday nátiyjege qarsı. Bul qarsılíq A.Eynshteyn tárepinen anıqlandı.

Denelerdiń jıllılíqtan nurlanıw qubılısın túsindiriw ushın nemis alımı M.Plank jaqtılíq nurı nurlanıp atırǵan deneden ayırım bóleksheler-kvantlar yamasa fotonlar tárizli bólinip shıǵadı.

Hár bir foton energiyası

 

E = h

(12-4)

teńleme menen anıqlanadı. Bunda h = 6,62·10-34 Dj s -Plank turaqlısı, -jaqtılíq jiyiligi.

Jaqtılíq bólekshesi - foton dene menen soqlıǵısıwdan, onıń atomındaǵı elektrondı erkin halǵa ótkeriwi hám sonıń menen birge elektronǵa kinetikalíq energiya beriwi múmkin. Demek, foton energiyası elektrondı urıp shıǵarıw ushın kerek bolǵan jumıstı islewge hám elektronǵa kinetikalíq energiya beriwge sarplanadı eken, yaǵnıy:

h = Ashıg +

mv2

(12-5)

2

 

 

Bul teńleme fotoeffekt ushın Eynshteyn teńlemesi delinedi. Eger foton energiyası elektronnıń shıǵıw jumısınan kishi bolsa, ol metalldan shıǵa almaydı. Demek, shıǵıw ushın kerek bolǵan foton energiyası mánisin

h∙ o = Ashıg (12-6) teńlik arqalı anıqlaw múmkin.

Joqarıda kórip ótilgen nátiyjelerdi ulıwmalastırıp, sırtqı fotoeffekt-tiń tómendegi tiykarǵı nızamlarına kelemiz.

. Fotoelektronlardıń maksimal tezligi fotokatodqa túsip atırǵan jaqtılíq jiyiligine, metalldıń túrine hám onıń betiniń qásiyetine baylanıslı.

. Jaqtılíq tásirinde katodtan waqıt birligi ishinde urıp shıǵarılǵan fotoelektronlardıń ulıwma sanı fotokatodqa túsiwshi jaqtılíq intensivligine tuwrı proportsional boladı.

. Hár qanday zat ushın fotoeffekt payda bolıwı múmkin bolǵan eń kishi jaqtılíq tolqını jiyiliginiń mánisleri bolıp, ol fotoeffekttiń qızıl shegarası dep ataladı.

Pán hám texnikada ishki fotoeffekt qubılısınan da paydalanıladı. Mısalı, jaqtılíq tásirinde yarımótkizgishtiń ishinde elektronlardıń qayta bólisti-riliwi hám onıń nátiyjesinde ótkizgish qarsılıǵınıń ózgeriwinen sesli kino, televideniede paydalanıladı.

Jaqtılíq basımı. Belgili, suw betidegi tolqınlar, ses tolqınları, bazıbir tosqınlíqqa urılǵanda oǵan basım túsiredi. Dene betine túsip atırǵan jaqtılíq tolqını da sol denege basım beriwi kerek. Jaqtılíq basımınıń payda bolıwın teoriyalíq jaqtan Maksvell anıqladı. Biraq bul basım júdá kishi (r=10-6 Pa) bolǵanlıǵı sebepli onı tájiriybede anıqlaw qıyın boldı. Berilgen wazıypanı 1900-jılda P.L.Lebedev tájiriybede quramalı qurılma qollandı.

Jaqtılíq basımın kvant teoriyası tiykarında da túsindiriw múmkin. Bunda P.L.Lebedev tájiriybesi tómendegishe túsindiriledi. Jaqtılíq nurı quramındaǵı fotonlardıń kóbirek bólimi qaraytırılǵan qanat tárepinen júrgiziledi.

Jaqtılíq tásirinde gezlemelerdegi túrli reńlerdiń buzılıwı kóp kórinedi. Onıń sebebi - jaqtılíq quramındaǵı ultrafiolet nurlar tásirinde gezlemelerdegi reńli zatlardıń okisleniwi bolıp esaplanadı.

154

Jaqtılíq tásirinde ósimliklerde payda bolatuǵın ximiyalíq protsess turmıs ushın júdá úlken áhmiyetke iye. Fotosintez dep atalatuǵın protsesste olar hawadan karbonad angidrid gazın jutıp onı uglerod hám kislorodqa ajıratadı.

Fotografiya da fotoximiyalíq protsesske tiykarlanǵan. Fotografiyalaw waqıtında jaqtılíq fotoplenka yamasa fotoplastinkanıń jaqtılíqtı sezgir qatlamına túsedi. Bul qatlamda AgBr kristallları bar. Jaqtılíq tásirinde AgBr molekulaları bóleklenedi, nátiyjede gúmis ajıralıp shıǵadı. Jaqtılíq kóbirek túsken orınlarda gúmistiń ajıralıwı da kóbirek boladı. Arnawlı eritpe menen islewler nátiyjesinde fotoplenkada obekttiń negativ kórinisi payda boladı.

Bekkemlew ushın sorawlar:

1.Optika nenii úyretedi?

2.Jaqtılíqtıń korpuskulyar, tolqın teoriyaların aytıp beriń.

3.Jaqtılíqtıń tolqın uzınlıǵı qanday intervalda boladı?

4.Jaqtılíqtıń tezligi dáslepki waqıtları qalay anıqlanǵan.

5.Ryumer,Maykelson tájriybelerin túsindirip beriń

6.Fotometriya nızamların túsindirip beriń

27-tema. Jaqtılíq interferentsiyası. Jaqtılíq difraktsiyası

Jobası:

1.Jaqtılíq tolqınlarınıń interferentsiyası. İnterferentsiyanıń maksimum hám minimum shártleri.

2. Jaqtılíq interferentsiyasın baqlaw usılları.

1.Jaqtılíq difraktsiyası. Gyuygens-Frenel printsipi.

2.Difraktsiyalíq reshetkadaǵı difraktsiya.

3.Golografiya haqqında túsinik.

Tayanısh sózler hám túsinikler: jaqtılíq interferentsiyası, kogerent tolqınlar, maksimum hám minimum shártleri, tolqınlar jolınıń ayırması, Yung usılı, Frenel aynası, juqa plenkalardaǵı interferentsiya, Nyuton qalqaları. Tolqınlar difraktsiyası, jaqtılíq difraktsiyası, Gyuygens-Frenel printsipi, difraktsiyalíq reshetka, minimumlar hám maksimumlar shárti, difraktsiyadan paydalanıw, golografiya.

1. Biz házige shekem jaqtılíqtıń tuwrı sızıq boylap tarqalıw, shaǵılısıw hám sınıw nızamları menen tanıstı3. Bul nızamlar jaqtılíqtıń hár eki : korpuskulyar hám tolqın teoriyası tiykarında túsindiriliwi múmkin. Endi bolsa tek tolqın teoriyası túsindire alatuǵın bazıbir hádiyseler menen tanısamız. Olardan biri jaqtılíq interferentsiyası.

Jaqtılíq interferentsiyası dep, eki kogerent jaqtılíq tolqınlarınıń qosılıwı nátiyjesinde jaqtılíq aǵımınıń keńislikte qayta bólistiriliwine, yaǵnıy bazı orınlarda maksimum hám basqa orınlarda minimum intensivliklerdiń payda bolıwına aytıladı. Joqarıda aytıp ótkenimizdey, hár qanday jaqtılíq tolqını emes, tek ǵana kogerent jaqtılíq tolqınları ǵana interferentsiyaǵa kirisiwi múmkin.

155

Kogerent tolqınlar dep, jiyilikleri (tolqın uzınlíqları) teń hám fazalarınıń ayırması turaqlı bolǵan tolqınlarǵa aytıladı. Bunday shártti monoxramatik tiolqınlar ǵana qanaatlandırıwı múmkin. Monoxramatik tolqınlar – birdey chastotalı hám turaqlı amplitudalı tolqınlar. Túrli jaqtılíq dereklerinen monoxramatik jaqtılíq tolqınları shıqpaǵanlıǵı ushın hám olar interferentsiyaǵa kirispeydi. Mine usı sebepli, eki elektr lampochkası menen jaqtılandırılıp atırǵan stoldıń ústinde interferentsion kórinis bayqalmaydı.

Basqa barlíq tolqınlar sıyaqlı, jaqtılíq tolqınları ushın da superpozitsiya printsipi orınlı. Jaqtılíq tolqının sıpatlaw uchın garmonik terbelislerdiń x=Asos( t+ ) kórinsindegi teńlemesinen paydalanmız. Bunda x - degende E, N túsiniledi. Aytayıq, eki monoxromatik kogerent xá=Aásos( t+á) hám xǵ=Aǵsos( t + ǵ) tolqınlar bir biriniń ústine tussin. Juwmaqlawshı

terbelis amplitudası

Aǵ= Aǵá+ Aǵǵ+ǵAá Aǵ sos(ǵ - á) (á)

bunda (ǵ - á) – qoısılıwshı tolqınlardıń fazalarınıń ayırması. Eger tolqın intensivligi amplitudanıń kvadratına proportsional (I Aǵ) ekenligin hám tolqınlar kogerent ekenligin esapqa alsaq (á) teńleme tómendegishe jazıladı.

 

 

 

cos(ǵ - á)

 

 

 

 

I=Iá+IǵI1 I2

(ǵ)

 

 

bunda I- eki jaqtılíq tolqınlarınıń qosılıwı nátiyjesinde payda bolǵan tolqınnıń intensivligi,

Iá hám Iǵ – dáslepki tolqınlardıń intensivligi.

 

 

 

 

(ǵ) formuladan kórinip turǵanday, payda bolǵan tolqın

intensivligi

cos( ǵ -

á) nıń

mánisine baylanıslı.

 

 

 

 

 

 

Eger cos(ǵ - á)=á bolsa, juwmaqlawshı terbelistiń kúsheyiwi boladı.Al eger cos( ǵ - á)=

-á bolsa, juwmaqlawshı terbelis óziniń eń minimal mánisine erisedi.

 

 

!dette,

juwmaqlawshı

terbelistiń

amplitudasınıń

kúsheyiw(maksimum)

hám

kemeyiw(minimum) shártelri fazalar ayırması menen emes, bálki tolqınlar ótetuǵın jollar ayırması menen ańlatıw qolay esaplanadı.

Eger qosılıwshı tolqınlardıń jol ayırması yarım tolqın uzınlıǵınıń jup sanına, yaki tolqın uzınlıǵınıń pútin sanına teń bolsa, juwmaqlawshı terbelistiń maksimal kúsheyiwi boladı.

2 2 (q) Bul shárt maksimumlar shárti dep ataladı.

Sonday-aq minimumlar shártin tómendegishe jazamız.

Eger qosılıwshı tolqınlardıń jol ayırması yarım tolqın uzınlıǵınıń taq sanına, sanına teń bolsa, juwmaqlawshı terbelistiń kemeyiwi boladı.

(2 1)

 

(ń)

 

2

 

- tolqınlardıń jol ayırması, λ- tolqın uzınlıǵı, κ = 0,á,ǵ,q,…mánislerin qabıl etip interferentsiyanıń maksimumları hám minimumlarınıń tártibi delinedi.

2. Endi jaqtılíq interferentsiyasın baqlaw usılları menen tanısayı3. Bul usıllardıń barlıǵı bir derekten shıqqan jaqtılíq nurın ekige ajratıw hám olardı túrli optik jollar ótkizip qayta qosıwǵa tiykarlanǵan.

Yung usılı. Birinshi bolıp interferentsiya hádiysesin bayqaǵan bul usıl 1-súwrette kórsetilgen. S derekten shıǵıp atırǵan jaqtılíq birdey uzaqlíqta jaylasqan Sá hám Sǵ sańlaqlarǵa

156

túsedi. Mine usı ekilemshi derekler kógerent tolqınlar dereginiń wazıypasın atqarıp, ekranda interferentsiya kúzetiledi.

s1 S

s2

Frenel aynası. ornatılǵan aynalarǵa

s

1-súwret

S derekten shıǵıp atırǵan jaqtılíq bir-birine salıstırǵanda áh00 qa jaqın túsedi(2-súwret). Aynadan shaǵılısqan nurlar ekranda interferentsiyanı payda etedi. Olardı jorımal Sá hám Sǵ dereklerden shıǵıp

atırǵan nurlar sıpatında qaraw múmkin.

р

s2

 

Frenel

biprizması. Ol

eki birdey ultanları

biriktirilgen

 

prizmalardan

ibarat. S derekten shıǵıp atrıǵan jaqtılíq

 

 

 

biprizmadan sınıp ótip, jorımal Sá hám Sǵ dereklerden shıǵıp

l

 

atırǵan kogenet nurlar sıpatında

ekranda

interferentsiyanı

 

 

 

s1

payda etedi(3-súwret).

 

 

 

 

 

 

2-сурет

 

 

 

 

 

 

 

Juqa

plenkalardaǵı

interferentsiya.

Kúndelik

S1

 

turmısımızda

juqa shiyshe

plastinkada, sabın

perdesi hám

 

usıǵan uqsas perdelerde interferentsiya hájiysesi(túrli reńlerge

 

 

 

Э

dóniwi) gúzetiledi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

Juqa móldir

plastinkaǵa

á,ǵ nurlar túsip

atırǵan bolsın(4-

S2

 

súwret). Sınıw kórsetkishi

n

bolǵan ortalíqta jaqtılíq tolqını

 

3-сурет.

vakkumǵa salıstırǵanda n

márte

kishi tezlik penen (v=c/n)

 

tarqaladı. Sonıń ushın vakkumda jaqtılíq tolqını bazı bir shekli

 

 

waqıt dawamında ortalíqtaǵıǵa qaraǵanda n márte uzınraq joldı basıp óte aladı. Bul jol uzınlıǵı optikalíq jol uzınlıǵı dep ataladı. Bunnan tısqarı, jaqtılíq tolqını optik tıǵızlıǵı kishirek bolǵan ortalíq penen optik tıǵızlıǵı úlken ortalíq shegarasınan shaǵılısqanda onıń fazası ge ózgeredi.

Plastinkanıń ústingi

hám astınǵı

tegisliklerinen

shaǵılısqan

nurlardıń interferentsiyalanıwı

nátiyjesinde jaqtılíq

intensivliginiń maksimumı,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2k 0

 

 

 

2d

n2 sin2

i

(k=0,á,ǵ, ...)

(ó)

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

shárt orınlanǵanda, minimumı bolsa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

(2k 1) 0

 

 

 

2d

n2

sin2 i

(k=0,á,ǵ, ...)

(ú)

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

shárti orınlanǵanda bayqaladı. Maksimum shárti orınlanǵanda plastinka betiniń barlíq bólegi 0 tolqın uzınlíqlı nurdıń reńine boyalǵanday kórinedi.

157

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ń-suwret

 

 

 

Nyuton qalqaları. Monoxromatik jaqtılíq dástesi linzanıń tegis betine normal túsip atırǵan bolsın

 

 

 

 

(5-súwret). Usı nurlardan biri - birinshi nur S tochkaǵa jetip

1

2

R

 

barıp, bir bólegi shaǵılısadı, bir bólegi hawa qatlamı ishine kirip

 

baradı. Nurdıń bul ekinshi bólegi D tochkadan shaǵılısadı. á hám

 

 

 

 

C

 

rk

A

ǵ

 

nurlar

ózara

kogerent,

olar

ústpe-úst

túsip,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

interferentsiyalanadı. Nátiyjede kontsentrik qalqalar gúzetiledi

D

 

 

B

bul

 

qalqalar

Nyuton

qalqaları dep

ataladı.

Jarıq qalqalardıń

 

 

 

 

 

 

 

 

5-сурет.

radiusları

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(rR ) max

(k 1 / 2) 0 R

 

 

ańlatpa menen, qarańǵı qalqalardıń radiusları bolsa

 

 

 

 

 

(rR ) min k 0 R

ańlatpası menen anıqlanadı.

İnterferentsiya hádiysesiniń muǵdarlíq nızamlılíqları tolqın uzınlıǵına baylanıslı bolǵanı ushın, onnan tolqın uzınlıǵın ólshewde paydalanıladı(interferentsion sprektroskopiya). Mısalı ushı Nyuton qalqalarınıń radiusın ólshep tolqın uzınlıǵın anıqlaw múmkin. İnterferentsiya hádiysesi interferometrler dep atalıwshı ólshew áspablarında keń qollanıladı. Bul áspablardıń barlıǵınıń islew printsipleri birdey bolıp, tek jasalıwı menen parıq qıladı. Bunday áspablar járdeminde jaqtılíqtıń tolqın uzınlıǵı, denelerdiń ólshemleri, dene ólshemleriniń temperaturaǵa baylanıslıǵın 8.t.b lardı úlken anıqlíqta ólshewi múmkin.

1.Difraktsiya sózi latınsha diffractus- sınǵan, baǵıtın ózgertken degen mánisti ańlatadı. Sonıń ushın hám tolqınlar difraktsiyası degende olardıń tosıqtı aylanıp ótiwi názerde tutılǵan. Difraktsiya sebepli tolqınlardıń geometriyalíq saya oblastına jetiwi, tosıqlardı aylanıp ótiwi, kishkene sańlaqtan ótip ekranǵa túsiwi bolıp ótedi.

Máselen, tochkalíq monoxromatik jaqtılíq deregi M nan tarqalıp atırǵan jaqtılíq nurlarınıń jolına móldir emes deneden jasalǵan disk formasındaǵı T tosıq jaylastırılǵan bolsın (1-súwret).

 

 

Geometriyalíq optika nızamlarına tiykarlanıp,

 

 

E-ekranda T-tosqınlíqtıń - dóńgelek formadaǵı

 

 

qarańǵı sayası payda boladı. Tájiriybede,

M

 

sonday qubılıs baqlanadı. Biraq tosqınlíq hám

T

 

ekran arasındaǵı aralíq, tosqınlíq ólshemlerinen

E

b)

bir neshe mıń ese úlken bolǵan jaǵdayda

a)

 

ekrannıń tosqınlíq qarsı orında qarańǵılíq

 

 

emes, al izbe-iz

158

1-súwret.

jaylasqan jaqtı hám qarańǵı qatarlar túsedi (á b-súwret.). Tap sonday kórinis jaqtılíq júdá kishi tesiksheden ótken hallarda da baqlanadı.

Bunday kórinisti tek jaqtılíq difraktsiyası ǵana payda etiwi múmkin. Sonıń ushın difraktsiyası hádiysesi jaqtılíqtıń tolqın tábiyatına iye ekenligin kórsetiwshi protsesslerdiń biri bolıp tabıladı. Jaqtılíq tolqınlarınıń tosıqtı aylanıp ótiwi hám geometriyalíq saya oblastına ótiwi jaqtılíq difraktsiyası dep ataladı. Demek, jaqtılíqtıń tuwrı sızıq boylap tarqalıwdan hár qanday shetleniwi difraktsiyanıń nátiyjesi bolıp, onıń tolqın tábiyatına iye ekenligin dáliylleydi.

Gyuygens printsipi boyínsha, tolqın frontı jetip barǵan hár bir tochkanı ǵáresiz terbelis deregi sıpatında qaraw múmkin. Frantsuz fizigi O.Frenel (áwhh-áhǵw j) bul printsipti tolíqtıpır keńisliktiń qálegen tochkasındaǵı terbelislerdi, tolqın frontınıń bóleklerinen ibarat jorımal derekler shıǵaratuǵın ekilemshi tolqınlar interferentsiyasınıń nátiyjesi sıpatında qaraw múmkin, degen qosımsha kiritti.

Onıń pikiri boyínsha, bul jorımal derekler kogerent tolǵınlar shıǵaradı hám olar keńisliktiń qálegen tochkasında interferentsiyaǵa kirisip, birin-biri kúsheytiwi yamasa sóndiriwi múmkin.

2. Nemets fizigi İ.Fraungofer(áwhw-áhǵú) úlken ámeliy áhemiyetke iye bolǵan parallel nurlar dástesiniń difraktsiyasın úyrendi. Sonıń ushın hám difraktsiyaǵa bazıda Fraungofer difraktsiyası delinedi.

Bir ǵana sańlaǵı bar denege paralel jaqtılíq nurları perpendikulyar tússin (3-súwret). Sańlaqtıń eni AV-d tolqın betiń sańlaqqa kelip jetken hár bir tochkasın jańadan payda bolǵan tolqın kózleri dep qarastıramız. Gyuygens printsipi boyínsha bul tolqın kózlerinen jan-jaqqa elektromagnitlik terbelisler taraladı.

 

 

 

 

 

Sańlaqtan shıqqan nurlar múyeshi menen

 

A

 

B

difraktsiyalanıp, linzanıń járdemi menen M

 

 

 

 

 

tochkasında

interferentsiyalanadı.

Endi

M

 

 

 

 

 

tochkasınıń jaqtı yamasa qarańǵı bolıwı nege

 

 

 

 

 

 

l m

 

 

 

baylanıslı bolatuǵının qarastırayı3. Eger sańlaqtıń

 

 

 

2

enine Frenel zonalarınıń jup sanı sıyatuǵın bolsa,

 

 

R

 

 

onda jaqtılíq nurları birin-biri hálsiretip jiberedi

 

 

 

 

P

de, M tochkası qarańǵı bolıp kórinedi. Al eger

 

 

 

 

 

sańlaqtıń enine Frenel zonalarınıń taq sanı

 

 

 

 

 

sıyatuǵın bolsa,

onda M tochkası jaqtı

bolıp

 

 

 

 

 

kórinedi. Sonıń menen sańlaqqa sıyatuǵın Frenel

 

 

 

 

 

zonalarınıń sanı defraktsiya múyeshine (baqlaw

 

 

 

 

 

múyeshi depte ataydı) , tesiktiń enine (a) hám

 

M

M0

 

 

E jaqtılíqtıń

tolqın

uzınlıǵına

 

tikkeley

m=-á

m=0

 

m=á

baylanıslı boladı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-súwret

159

a sin teń boladı

Eger jol ayırmasına yarım tolqınnıń jup sanı sıyatuǵın bolsa, yaǵnıy 2k 2 onda

difraktsiyanıń jaqtılíq nurları bir-birin hálsiretedi, sóytip M tochkası qarańǵı jolaq bolıp kórinedi. Sonda

2K

 

a sin

(1)

 

2

 

 

Al nurlar jol ayırmasına yarım

tolqınnıń taq

sanı sıyatuǵın bolsa, yaǵnıy

2K 1 2 onda difraktsiyalanǵan jaqtılíq nurları bir-birin kúsheytedi de, M tochkası jaqtı jolaq bolıp kórinedi. Onda

2K 1 2 asin (2)

á hám ǵ teńlemeler sańlaqtan difraktsiyalanǵannan soń jıynawshı linzanıń úlken fokus aralıǵına jıynalǵan jaqtılíqtıń intensivliginiń eń kishi hám eń úlken mánislerin kórsetedi. Eger =0 bolsa, onda barlíq tolqınlar ekrannıń M0 tochkasında birdey fazada keledi de, bir-birin júdá kúsheytip jiberedi. M0 tochkasında eń jaqtı jolaq ornalasadı.

Endi kóplep sańlaqtan ibarat sistema menen tanısayı3. Bir tegislikte jatqan, keńlikleri teń bolǵan móldir emes oblastalar menen ajratılǵan parallel sańlaqlardan ibarat sistema difraktsiyalíq reshetka dep ataladı. Eger sańlaqtıń eni a bolsa, móldir emes oblasttıuń eni b bolsa, d=a+b shaması difrakitsyalíq reshetkanıń turaqlısı (periodı) dep ataladı.

Tegis monoxramatik tolqın reshetka tegisligine tik túsip atırǵan bolsın. Sańlaqlar birbirinen teń uzaqlíqta jaylasqanları ushın hám eki qońsı sańlaqtan shıǵıp atırǵan nurlardıń jol ayırması

(a b)sin d sin (q) ǵa teń boladı.

Eger d sin m ( m=0,á,ǵ,…bunda m-bas minimular tártibi) (ń) shárti orınlansa ekranda jaqtılíqtıń kúsheyiwi bayqaladı. Bul shárt bas maksimumlar shárti dep ataladı.

Bunnan tısqarı, difraktsiyalíq reshetkada payda bolatuǵın difraktsiyalíq reshetkanıń qosımsha minimumlar shártin hám anıqlaw múmkin

Difraktsiya hádiysesinen pán hám texnikada júdá keń qollanadı. Mısal sıpatında difraktsiyalíq reshetka tiykarında isleytuǵın spektrograflardı aytıw múmkin. Bunday qurılmalar járdeminde zatlardıń quramı hám sapası haqqında kózqarasqa iye bolıw múmkin. !sirese, tolqın uzınlıǵın anıqlaw zárúr bolǵan spektral analizde difraktsiyalíq reshetkadan júdá keń paydalanadı. Sebebi reshetka turaqlısı hám bas miniumular tártibi belgili boladı. Reshetka turaqlısı qansha kishi bolsa, bas minimumlar anıq ajralǵan bolıp, λ tolqın uzınlıǵın sonsha anıq ólshew múmkin boladı. Difraktsiyalíq reshetka hám barlíq spektral áspablar sıyaqlı ajrata alıw kúshi menen xarakterlenedi. Bul xarakteristika áspabtıń eki eń jaqın, λ hám λ+Δλ tolqın uzınlíqlı spektral sızıqların ajrata alıw qábileti menen anıqlanadı. Reshetkanıń ajrata alıw qábiletiniń ólshemi sıpatında tómendegi ańlatpadan paydalanıladı:

N (ó)

bunda N- reshetkadaǵı shtrixlar sanı.

160

Paydalanıwına qarap zamanagóy difraktsiyalíq reshetkalardaǵı shtrixlar sanı á mm de ú000 nan 0,ǵó ge shekem bolıwı múmkin. Bunday reshetkalar járdeminde spektrdiń ultrafiolet bóleginen infraqızıl bólegine shekem bolǵan aralíq úyreniledi.

3. Jaqtılíq tolqınınıń interferentsiya hám diffraktsiya qublısları tiykarında obektlerdiń kólemlik súwretlentiwin alıw golografiya dep atalınadı. Galografiya túsinigi kógerent nurlar lazerdi paydalanıwǵa tiykarlanǵan. Galografiya túsinigin túsiniw ushın onı fotografiya túsinigi menen salıstırıp qarastırıwǵa boladı. Zatlardı fotografiyalaǵanda súwretke túsiriletuǵın zattan (obektten) shaǵılısqan jaqtılíq nurlardıń intensivligi (amplitudası) fotoplenkaǵa jazıladı. Bul jazıw aq hám qarańǵı tochkaları jıynaǵı bolıp esaplanadı. Al shaǵılısatuǵın tolqınlardıń fazaları tuwralı fotoplenkada hesh qanday kórinis jazılmaydı.Olay bolsa, fotografiya súwretke túsirilgen dene tuwralı tolíq xabar bermeydi.

Al golografiya bolsa, fotografiyanıń usı kemshiligin durıslap iske asıradı. Dálirirek aytqanda, golografiya shaǵılısqan tolqınlardıń ampletudası menen qosa fazasın tirkep jazıp aladı Fazalardı tirkew ushın interferentsiya qublısın paydalanıladı. Súwretke túsiriletuǵın denege eki tolqın-tirek hám signallíq tolqın jiberedi. Fazası menen ampletudası turaqlı lazerlik nurdı denege túsirilgen tolqın dep, al obektten shaǵılısqan fazası menen amplitudası ózgermeli tolqındı signallíq tolqın dep ataladı.

Signallíq hám tirek tolqınlardıń tásirlesiwi nátiyjesinde fotoplenkada interferentsiyalíq reshetka payda boladı. Onı gologramma dep ataydı.

Golografiya házir kinoda, televizorda este saqlaw esaplaw qurallarında qollanıla basladı. Mısalı, belgili bir uaqıtta reti menen túsirilgen gologrammanı sol izbe-izlik penen qarasa, onda obekttiń qozǵalısın kóriwge boladı, Bul gologrammalíq kino tiykarınan alınǵan.

Golografiya qádesin esaplaw texnikasında paydalanıwdıń kómegi úlken áhmiyetke iye. Bul tásir menen ásmǵ-ge10w-10h bit (informatsiya sanınıń ólshemi) informatsiya jazıw múmkinshiligi bar. Galografiyalíq qádesi tek elektromagnitlik nurlarǵa ǵana emes, seslik tolqınlarǵada tán qasiet. Jaqtılíq nurı ótpeytuǵın ortalíqta mısalı suyıqlíqta ultraseslik tolqınnıń járdemi menen onıń ishindegi zattı kóriwge boladı. Ol ushın suyıqlíq ishindegi (yamasa basqasha ortalíqtaǵı) denege ultrasesler tolqını menen tásir etedi. Sonda suyıqlíq betinde ultraseslik gologramma payda boladı. Onı kóriw ushın lazer nurı menen jaqtılandırıw kerek. Keleshekte ultraseslik golografiya adamınıń ishki qurılısın tekseriwde, bosanatuǵın analardıń ul yamasa qız tuwatuǵının aldın alaqınlap beriwge kómeklesedi. Golografiya kriminalistikasın atap aytqanda adamnıń barmaq izin basqalardan ajıratıw ushın da qollanıwǵa boladı.

Bekkemlew ushın sorawlar:

1.Jaqtılíqtıń interferentsiyası degenimiz ne?.

2.Kogerent tolqınlar dep qanday tolqınlarǵa aytıladı?.

3.İnterferentsiyanıń maksimum hám minimum shártlerin aytıp beriń.

4.İnterferentsiyanı baqlaw usılların aytıp beriń.

5.Juqa plenkalardaǵı interferentsiyanıń maksimum hám minimum shártelrin túsinlirip beriń.

6.Jaqtılíq interferentsiyasınan nede paydalanamız?

1.Jaqtılíqtıń difraktsiyasın qalay túsinesiz?

2.Gyuygens-Frenel printsipin túsindirip beriń.

161