Хөндлөнгийн хэв маяг. хамгийн их ба хамгийн бага нөхцөл

Хөндлөнгийн хэв маяг - энэ нь өөр хоорондоо үе шатанд, эсвэл үе шатанд гарч байгаа туяа үүсдэг цайвар, хар судлууд нь юм. Тэдний үе шат (нэмэгдүүлэх эсвэл бууруулах чиглэлд) давхцах тохиолдолд Хөнгөн долгион гэх мэт, хэрэглэх үед нэмж байна, эсвэл тэд antiphase байгаа бол тэдгээр нь бие биенээ цуцлах. Эдгээр үзэгдлүүд тус тус ажил хэрэгч болон хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн гэж нэрлэдэг. монохроматик гэрэл туяа бол, ижил урттай байх нь бүх давалгаа, хоёр нарийн ангархай, үр дүнд нь цацрагийн хоёр чиглэсэн болно (туршилт эхний Томас Young, англи эрдэмтэн, түүний ачаар гэрлийн долгионы мөн чанар гэсэн дүгнэлтэд ирсэн гэхэд 1801 онд явуулсан) дамжин өнгөрдөг хавтгай дэлгэц оронд хоёр давхардсан толбо хөндлөнгийн товойлгон үүсдэг дээр - нэгэн жигд гэрэл гэгээ, харанхуй газар загварыг ээлжлэн. Энэ үзэгдэл бүх оптик interferometers нь, жишээ нь, ашиглаж байна.

суперпозицын

ууссан долгион зан үйлийг тайлбарлах долгион нь давамгайллаас тодорхойлох шинж. Уг зарчим нь ууссан хоёр долгионы орон зай, үр нөлөөллийн бие даасан эвдрэл нь алгебрийн нийлбэртэй тэнцүү гэдгийг оршино. Заримдаа их алдагдлын үед энэ дүрэм зөрчсөн байна. Энэ нь энгийн зан хөндлөнгийн үзэгдэл гэж нэрлэдэг нөлөө нь хэд хэдэн хүргэдэг.

хөндлөнгийн үзэгдэл хоёр эрс тэс байгаа нь онцлог юм. Хоёр давалгаа constructively Maxima давхцаж, мөн тэдгээр нь өөр хоорондоо үе шатанд байна. давамгайллаас үр хөндөх бэхжүүлэх юм. үр дүнд нь холимог хүн амын шилжилт хөдөлгөөний далайц хувь amplitudes нийлбэртэй тэнцүү байдаг. Эсрэгээрээ, нэг долгион нь хамгийн ихдээ нь эвдэх хөндлөнгийн хоёр дахь хамгийн бага давхцаж - тэд сөрөг хүчин байна. хосолсон хүн амын шилжилт хөдөлгөөний далайц түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн amplitudes хоорондын зөрүүг тэнцүү байна. тохиолдолд тэдгээр нь адил тэгш байдаг, энэ нь бүрэн гүйцэд эвдэх хөндлөнгийн бөгөөд нийт дунд Фото тэг байна.

Young-ийн туршилт

хоёр эх сурвалжийн хөндлөнгийн хэв маяг тодорхой давхардсан долгион байгааг харуулж байна. Томас Залуу давамгайллаас зарчмыг дагагч нь хүн амын шилжилт хөдөлгөөн - гэж гэрэл санал болгосон байна. Түүний алдартай амжилт туршилтын ажил хэрэгч болон эвдэх нь жагсаал байсан гэрэл хөндлөнгийн шинж чанартай Young-ийн туршилтын орчин үеийн хувилбар нь зөвхөн энэ нь уялдаа холбоотой гэрлийн эх үүсвэрийг ашигладаг гэсэн ялгаатай 1801 онд. Лазер жигд тунгалаг гадаргуу нь хоёр зэрэгцээ ангархай гэрэлтvvлж эхэлнэ. тэднээр дамжуулан Хөнгөн дамжуулалт, алсын дэлгэц байдаг. ангархай хооронд өргөн долгионы уртад хамаагүй их байгаа үед, Геометр оптик дүрэм ажиглагдаж - дэлгэц хоёр гэрэлтүүлсэн бүс нутагт үзсэн. Гэсэн хэдий ч, ангархай хандлага гэрэл diffracted болон дэлгэцэн дээр долгион бие биенээ дээр ууссан байна. Дифракцын өөрөө гэрлийн долгионы шинж чанар нь үр дагавар, мөн энэ нь хүчин төгөлдөр бас нэг жишээ юм.

хөндлөнгийн хэв маяг

давамгайллаас зарчим гэрэлтүүлсэн дэлгэц дээр үр дүнд эрчим хуваарилалт тодорхойлдог. дэлгэцэн дээр завсраар нь зам ялгаа нь долгионы (0, λ, 2λ, ...) бүх тоотой тэнцүү байх үед хөндлөнгийн хэв маяг нь тохиолддог. Энэ ялгаа Уналт нэг цагт ирнэ гэдгийг баталгаажуулдаг. Хөнөөлтэй хөндлөнгийн тохиолдох үед хагас жилийн байдлаар нөхөн долгионы нь бүхэл тоотой тэнцүү зам ялгаа (λ / 2, 3λ / 2, ...). Jung суперпозицын бүрэн эвдэх харанхуй газар тусгаарлагдсан үүсмэл хөндлөнгийн бүс нутагт харгалзах адил зайтай хамтлаг, эсвэл өндөр эрчимтэй газар цуврал хүргэдэг гэдгийг харуулахын тулд геометрийн нэмэлт өгөгдлүүдийг ашигласан.

нүх зай

Хоёр ангархай нь чухал параметр нь геометрийн гэрлийн долгионы урт λ харьцаа г нүх хоорондох зай юм. λ / D 1 хамаагүй бага байдаг бол, хамтлаг хоорондын зай бага байх бөгөөд давхардсан нөлөө ажиглагдаж байна. дэлгэрэнгүй зайтай ангархай ашиглах, Jung гэрэл, харанхуй газар нутгийг хувааж чадсан юм. Тиймээс тэр үзэгдэх гэрлийн өнгө долгионы уртыг тодорхойлно. Эдгээр нөлөө нь яагаад зөвхөн тодорхой нөхцөлд ажиглагдаж байна Тэдний маш бага утга нь тайлбарлаж байна. ажил хэрэгч болон эвдэх хөндлөнгөөс оролцох чиглэлийг хуваахын тулд энэ нь гэрлийн долгионы эх үүсвэр хоорондын зай нь маш бага байх ёстой.

долгионы урт

хөндлөнгийн нөлөө ажиглах нь бусад хоёр шалтгааны улмаас хүндрэлтэй байдаг. Ихэнх гэрлийн эх үүсвэр нь судал хоорондын зайтай, бие биенээ тус бүр дээр нь ууссан олон хөндлөнгийн хэв маяг үүсэх үр дүнд, тасралтгүй долгионы урт спектрийн ялгаруулдаг. Энэ нь бүрэн харанхуй газар гэх мэт хамгийн чухал тунхаглал нь нөлөө, арилгадаг.

coherency

Энэ нь хөндлөнгийн удаан хугацаанд ажиглаж болох юм, энэ нь уялдаа холбоотой гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглах шаардлагатай байна. Энэ нь цацрагийн эх сурвалж нь тогтмол үе шат харилцааг дэмжих ёстой гэсэн үг юм. Жишээ нь, ижил давтамжтай хоёр гармоник долгион нь үргэлж сансарт цэг бүр тогтмол үе шат харилцаатай байдаг - шатанд буюу үе шат эсэргүүцдэг аль эсвэл зарим завсрын байдалд байна. Гэсэн хэдий ч, гэрлийн эх үүсвэр нь хамгийн үнэн гармоник давалгаа ялгаруулдаг. Харин тэдгээр нь гэрлийг аль нь санамсаргүй фазын өөрчлөлт секундэд удаа сая тохиолддог гаргадаг. Ийм цацраг замбараагүй гэж нэрлэдэг.

Ideal эх сурвалж - лазер

Хоёр замбараагүй эх сурвалжийн сансарт долгион нь ууссан үед ч хөндлөнгөөс ажиглаж байгаа хэдий ч хөндлөнгийн хэв маяг нь санамсаргүй шат нь ээлжийн хамт санамсаргүйгээр өөр өөр байдаг. Хөнгөн мэдрэгч, нүд зэрэг нь маш хурдан өөрчлөгдөж зургийг бүртгүүлж чадахгүй, зөвхөн цаг хугацааны л дундаж эрчимтэй. лазер туяа бараг монохроматик (м. E. нэг долгионы уртад бүрдэнэ) бөгөөд highly-. Энэ нь хөндлөнгийн нөлөө ажиглах хамгийн тохиромжтой гэрлийн эх үүсвэр юм.

давтамж тодорхойлох

Jung 1802 дараа үзэгдэх гэрлийн хэмжүүр долгионы түүний ойролцоо давтамжийг тооцох үед бэлэн гэрлийн хангалттай үнэн зөв хурд нь харилцан хамааралтай болно. Жишээ нь, ногоон гэрэл 6 × аравдугаар сарын ¹⁴ Гц-тэй тэнцүү байна. Энэ нь давтамж-аас дээш магнитудын олон захиалга байна механик доргилтын. Харьцуулбал, хүн 2 × 10 ⁴ Гц хүртэл давтамжтай дууг сонсох болно. Яг юу нь ханшаар харилцан адилгүй байдаг ч дараагийн 60 жилийн турш нууц хэвээр байна.

нимгэн кинонд хөндлөнгийн

ажиглагдсан нөлөө Томас Young ашиглаж давхар ангархай геометр нь хязгаарлагдмал байна. зайд долгионы урт нь харьцуулж тусгаарлагдсан хоёр гадаргуугаас туяа тусгал болон хугаралын байгаа үед хөндлөнгийн нимгэн кинонд гардаг. гадаргуу хооронд кино үүрэг тоос, агаар, шингэн эсвэл ямар нэгэн ил тод, хатуу биеийг нь тоглож болно. Үзэгдэх гэрлийн онд хөндлөнгийн нөлөө нь хэдэн микрометр нь хэмжээг хязгаарлаж байна. бүх кино нь алдартай жишээ нь хөөс байдаг. Хөнгөн тусгагдсан Хэрэв-аас хоёр долгион нь суперпозицын юм - нэг нь урд гадаргуу нь тусгалаа олсон бөгөөд хоёр дахь - нуруун дээр. Тэд сансарт давхцах, бие биенээ нэмсэн. саван кино зузаанаас хамаарч хоёр долгион нь constructively эсвэл destructively харилцан болно. хөндлөнгийн загвар нь бүрэн гүйцэд тооцох оновчтой хөндлөнгийн λ / 4 кино зузаан нь ажиглагдаж байна λ долгионы уртад, 3λ / 4 нь гэрэл, 5λ / 4, гэх мэт, мөн хор хөнөөлтэй нь харуулж байна - .. λ тулд / 2, λ, 3λ / 2, ...

тооцох томъёо

хөндлөнгийн үзэгдэл олон хэрэглээ нь байсан, тиймээс энэ нь түүнд хамаарах үндсэн тэгшитгэлийг ойлгох нь чухал юм. дараах тэгшитгэл нь хоёр хамгийн нийтлэг тохиолдолд, хөндлөнгөөс оролцох нь холбоотой янз бүрийн утгуудыг тооцох боломж олгодог.

Байршил гэрлийн зурвас Young-ийн туршилтын, .. ажил хэрэгч хөндлөнгөөс оролцох нь Өөрөөр хэлбэл сайтууд илэрхийлэл ашиглан тооцож болно: у _{гэрэл юм.} = (ΛL / г) м, хаана λ - долгионы урт; м = 1, 2, 3, ...; г - ангархай хоорондын зай; L - зайны зорилтот.

.. Байршил харанхуй хамтлагууд, эвдэх харилцааны газар өгсөн юм, өөрөөр хэлбэл: у _{харанхуй байна.} = (ΛL / г) (M + 1/2).

нимгэн кинонуудад - - бусад зүйл нь хөндлөнгөөс оролцох нь ажил хэрэгч, эсвэл эвдэх давамгайллаас оролцох кино зузаан, энэ хугарлын илтгэгчийн хамаарна тусгасан давалгааны үе шатанд шилжих, тодорхойлдог. Эхний тэгшитгэл ийм ээлжийн байхгүй хэрэг, харин хоёр дахь тайлбарлах - хагас долгионы уртын шилжихэд:

2nt = mλ;

2nt = (м + 1/2) λ.

Энд λ - долгионы урт; м = 1, 2, 3, ...; T - кинонд хөндлөн огтлон зам; N - хугаралын индекс.

байгальд Ажиглалт

нар бөмбөлөг гэгээрүүлдэг үед та өөр өөр долгионы эвдэх хөндлөнгийн өртөж болон тусгал хасаж байгаа тул, тод өнгийн судал харж болно. Үлдсэн тусгасан гэрлийн нэмэлт өнгө зайлуулах гэж байна. Жишээ нь, зэрэг хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн нэг үр дүн байхгүй улаан бүрэлдэхүүн хэсэг бол тусгал нь хөх байх болно. усан дээр тос нимгэн хальс нь ижил нөлөөлөлтэй гаргадаг. шинж чанартай зарим шувууд, тогос болон hummingbirds, зарим цох бүрхүүл зэрэг өд та харах өнцгийг өөрчилж үед өнгө өөрчлөгдөж байхад, гэрэл гэгээтэй харагдаж байна. Энд оптик физикийн саваа тусгасан нимгэн давхаргатай бүтэц буюу массивын нь тусгасан гэрлийн долгионы хөндлөнгийн юм. Үүнтэй нэгэн адил сувд бүрхүүл улмаас сувд олон давхаргууд нь үзэл бодлоо илэрхийлсэн нь давамгайллаас тулд цахилдаг байна. Ийм Opal гэх мэт үнэт чулуу, бичил бөмбөрцөг хэлбэртэй ширхэгүүд үүсдэг байнгын бүтэц нь гэрлийн тараахад улмаас үзэсгэлэн сайхан хөндлөнгийн хэв маяг.

програм

өдөр тутмын амьдралд гэрэл хөндлөнгийн үзэгдлийн олон технологийн програмууд байдаг. Тэд физик камер кабельд холбох суурилсан байдаг. Хэвийн линз antireflection бүрэх нимгэн кино юм. Түүний зузаан, туяа хугаралын болохоор тусгасан үзэгдэх гэрлийн эвдэх хөндлөнгийн үйлдвэрлэх сонгосон байна. нарийн долгионы хүрээнд зөвхөн цацраг өнгөрөх зориулалттай, улмаар нимгэн кино олон давхаргын бүрдсэн илүү тусгайлсан бүрээс шүүлтүүр болгон ашиглаж байна. Олон бүрээс нь ч одон орны дуран авайн толь ойлгохоор, түүнчлэн оптик лазер резонатор нэмэгдүүлэх ашиглаж байна. Интерферометр - харьцангуй зайтай жижиг өөрчлөлтийг бүртгүүлэх ашиглаж үнэн зөв хэмжих арга - гэрэл ээлжийн болон тусгагдсан гэрлээр үйлдвэрлэсэн харанхуй хамтлаг ажиглалт дээр тулгуурласан байдаг. Жишээ нь, хөндлөнгийн хэв маяг хэрхэн өөрчлөгдөж нь хэмжилт, оптик долгионы дэлбэнгийн оптик бүрэлдэхүүн хэсгийн гадаргууг муруйлт тохируулах боломжийг олгодог.