22.1.Бірдей қалыңдықтардағы жолақтар.Ньютон сақиналары.

Егер жұқа пластинканың беттері бір-біріне параллель болмаса, онда бұларды аумақты жарық көзімен жарықтандырған кезде тұрақты оптикалық қалыңдық жолақтары, немесе бірдей қалыңдық жолақтары пайда болады.

Бірдей қалыңдық жолақтарын қалқаға (экранға) пластина бетінің кескіні проекцияланған жағдайда бақылауға болады.

Егер линза көмегімен беттен шағылған сәулелерді жинап және бұларды жарық көзінен кескіні алынатындай қалқаға проекциялайтын болсақ, онда интерференциялық көрініс байқалмайтын болады. 2.15-суретте жарық көзінің жеке бөлігінің кескіні кең сәуле шоқтары көмегімен алынады (суретте көздің шеткіжәненүктелерінен шыққан сәуле жолдары келтірілген). Осындай шоқтардың әрқайсысы пленканың әртүрлі бөліктерінен шағылған сәулелер жиынтығы болып табылады, яғни әртүрліжәнемәндеріне сәйкес келеді.қалыңдығының бір нүктеден басқа нүктеге ауысқанда мәні әртүрлі болады.

Демек, кең шоқтардың әртүрлі бөліктері өрнегінің әртүрлі мәндерін қанағаттандырады. Нәтижесінде шоқтың бір бөлігі тудырған интерференциялық эффект басқа бөліктің әрекетімен теңгеріліп, жарықталған беттің кескінінде интерференция белгісі болмайды да біркелкі жарықтанған күйінде қалады.

Енді қалқада пленканың беті проекцияланатындай етіп линзаны орналастырайық (2.16-сурет). Пленканың әрбір бөлігі қалқада линза жинайтын кең шоқ көмегімен кескінделеді, бірақ осы шоқтың жеке элементтері жарық көзінің әртүрлі бөліктерінен шығатын және пленканың бір жерінен шағылған сәулелерден құралған жарық көзінің қандай да бір бөлігініңсәулесі сыну және шағылу нәтижесінденүктесінен өтетінсәулеге айналады. Жарық көзінен сәулелер әртүрлі бағыттарда таралатындықтан солардың арасынан ол данүктесіне түсетінсәулесімен қандай да бұрыш жасайтынсәулесін құрайтынсәулесін табуға болады. Сәуленің екеуі де линза арқылы өтеді денүктесінің кескіні болатыннүктесінде қиылысады. Сәуленің екеуі де көздің бір бөлігінен шығарылатындықтан, бұлар когерентті болады және интерференцияланады. Бұлардың арасындағы жол айырымына байланыстынүктесінде максимум немесе минимум болады.

Егер жарық көзі пластинкадан үлкен қашықтықта тұрған болса, онда сәулелер оның бетіне бірдей дерлік бұрышпен түседі. Осы жағдайда жүрі с айырымы (2.28) формулаға сәйкес пластинканың қалыңдығына тәуелді болады. Егернүктесіне линзаның тоғыстық жазықтығында жататыннүктесіндегі максимум сәйкес келетін болса, онда максимум пластинканың қалыңдығы бірдей орындарында жататын барлықнүктелер жиынтығына сәйкес келетін болады. Сонымен, линзаның тоғыстық жазықтығында пайда болатын интерференциялық жолақтар пластинаның қалыңдығы бірдей орындарына сәйкес келеді, яғни басқаша айтқанда қалқада айқын интерференциялық жолақтар алынуы үшін линзаны пластинка бетіне фокустау керек. Осындай жолақтарбірдей қалыңдық жолақтары деп аталады. Монохроматтық жарық жағдайында пластинка беті қараңғы және жарық жолақтармен, ал ақ жарық жағдайында-түрлі-түсті жолақтармен көмкерілген болады. Осы жолақтар пластина бетін қараған кезде айқын көрінетіндіктен, бірдей қалыңдық интерференциялық жолақтар пластинка бетіне локалданған деп айтады.

Егер пластинка сына пішіндес болса, онда бірдей қалыңдық жолақтар сына қырына параллель интерференциялық жолақтар қатары түрінде болады. Пленканың осындай пішінін тік орналастырылған сым шеңберге керілген сабын пленкасы (қабыршығы) көмегімен алуға болады. Ауырлық күші әсерінен пленка сына пішінін қабылдайды, ал бірдей қалыңдық жолақтары пленка бетінде горизонталь түзулер түрінде көрінеді, бұлар пленка ақауларынан ішінара түзуден ауытқуы мүмкін.

Жазық-дөңес линза мен жазық шыны пластинка арасындағы ауа қабатында пайда болатын бірдей қалыңдық жолақтарының мысалына Ньютон сақиналары жатады. Ньютон заманында сақиналардың пайда болуын түсіндіру өте қиын болды. Мәселен, Гук сақиналардың түзілу себебін интенсивтігі әртүрлі шағылған екі шоқтың болуынан көрді, ал Ньютон сақиналардың пайда болуы линзаның қисықтық радиусына тәуелді болатындығын тағайындады. Тек кейіннен (1802 ж) Юнг интерференция ұғымын енгізіп, осы құбылысты түсіндірді.

Ньютон сақиналары қисықтығы аз линзаның дөңес беті шыны пластинаның жазық бетімен қайсыбір нүктеде түйіскен жағдайда, бұлардың араларындағы түйісу нүктесінен шеттеріне қарай біртіндеп өсетін, сына пішіндес ауа қабатында пайда болады (2.17-сурет). Линзаға монохроматты жарық ағыны тік түсетін болсын. Сонда жарық толқындарының ауа қабатының үстіңгі және астыңғы шекараларынан шағылуы нәтижесінде интерференция байқалады. Шағылған жарықта бақылағанда түйісу нүктесінде қараңғы дақ болады да, ал оны ені кеміп отыратын жарық және қараңғы концентрлік сақиналар жүйесі қоршап тұрады. Орталық қараңғы дақ геометриялық жүріс айырымы нөлге тең болатындықтан және жазық шыны пластина бетінен шағылған кезде жарты толқынның жоғалуы нәтижесінде пайда болады. Өткен жарықтағы интерференциялық көрініс шағылған жарықта байқалатын көрініске қосымша көрініс, яғни бір жағдайдағы жарық жолақтар екінші жағдайда қараңғыға ауысады. 2.17-суреттен тиісті сақина радиусы үшін өрнекті алуға болады.

Ауа қабатының -і сақинаға сәйкес келетінқалыңдығы осы сақинаныңрадиусы және линзаныңқисықтық радиусымен мына қатынаспен байланысқан

(2.32)

(2.29) формуладағы (жарық тік түседі) және(линза мен пластинка арасында ауа) деп алып,-і қараңғы сақинаның түзілу шартын табамыз

(2.33)

(2.33) формулаға (2.32)-дегі мәнін қойып, сақина (шеңбер) радиусы үшін өрнекті аламыз:

(2.34)

(2.34) формуладан жәнеболғанда, яғни центрде, қараңғы дақ болатындығы келіп шығады. Бұдан кейін интерференция реті неғұрлым үлкен болса, көрші сақиналардың радиустары арасындағы айырмашылық соншалықты аз болады, яғни сақиналар жиірек орналасатын болады.жәнебелгілі болса,-ді өлшеп, толқын ұзындықты жеткілікті дәл анықтауға болады.

Егер түсетін жарық монохроматты болмаса, онда шағылған жарықта әртүрлі толқын ұзындықтарына әртүрлі сәйкес келеді де экранда түрлі-түсті сақиналар жүйесі байқалатын болады. Өткен жарықта, әрине, шағылған жарықтағы түске қосымша түстер көрінетін болады.