1,2- зертханалық жұмыс Жердің магнит өрісі кернеулігінің горизонталь құраушысын анықтау Жұмыстың мақсаты

жүктеу 0,87 Mb.

Pdf просмотр

бет	5/20
Дата	11.06.2023
өлшемі	0,87 Mb.
	#42958

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 20

Физ. 2 Зертханалық жұмыстар

Құрал-жабдықтар: He-Ne-лазері, дифракциялық тор, сызғышы бар экран. Теориялық кіріспе

5. Зертханалық жұмыс
N саңылаудағы Фраунгофер дифракциясын зерттеу

Жұмыстың мақсаты:
Лазердің когерентті сәулесінің N саңылаудағы Фраунгофер
дифракциясымен танысу және жүйенің параметрлерін анықтау.
Құрал-жабдықтар:
He-Ne-лазері, дифракциялық тор, сызғышы бар экран.
Теориялық кіріспе
Бірнеше саңылауда пайда болатын дифракцияны байқау сұлбасы (схемасы) 22.1-
суретте көрсетілген. Параллель жарық шоғы (He-Ne-лазері) көзінен (
1)
шығып, ұзындығы
түскен сәуле шоғының қимасынан үлкен болатын бірнеше тар саңылаудан (
3)
тұратын
экранды (
2)
жарықтандырады. Саңылаулардың ені
b
бірдей, ал периоды
d
-ға тең.
Гюйгенс принципі бойынша саңылаулар жазықтығы барлық бағытта тарайтын
екінші ретті толқын көздері болып табылады, яғни
жарық, 22.1-суретте көрсетілгендей, саңылауларға
(дифракциялық
торға)
түседі.
Дифракцияланған
толқындар когерент толқындар болып табылады, себебі
олар
түсетін жазық толқын шебінің (фронт)
қозғалысынан пайда болады. Сондықтан мұндай
толқындар беттесу аймағында интерференцияланады.
Интерференциялық
сурет
саңылау
жазықтығынан
l
қашықтықтағы орналасқан экранда (4)
байқалады:
l
>>b
2
/

. Бұл жағдайда экранға (4) түсетін
сәулелер іс жүзінде параллель болып табылады.
Егер әрбір саңылаудағы дифракцияның таралуын, сонымен көршілес
саңылаулардағы когерентті толқындардың өзара интерференциялану интенсивтігін
ескерсек (4) экрандағы интенсивтіліктің таралуын есептей аламыз. Бірінші ретті
минимумдар деп аталатын бір саңылаудан болатын дифракциядан алынатын
интенсивтіктің минимум шарты:
,
3
,
2
,
1
,
sin

=

=
k
k
b
k


(22.1)
мұндағы

k
- дифракция бұрышы (22.2-сурет).
Максимумдар
мен
минимумдар
орны
саңылаудың жарық шоғына байланысты орнына
тәуелді
болмайды,
себебі
бұл
орындар
дифракцияға түскен жарықтың үлкен бөлігінің
бағытымен анықталады.
Сондықтан
3
саңылау
бір-бірімен
беттесетін, сондай-ақ бірін-бірі күшейтетін
бірдей дифракциялық сурет береді.

Беттесетін толқындар когерентті болғандықтан, көрші екі саңылаудан келетін
толқындардың өзара интерференциясы кезінде
интенсивтіктің таралуын олардың

=dsіn

жол айырымына байланысты алуға болады.
Толқындар
көршілес
саңылаулардан
экранның P нүктесіне (22.2-сурет) синфазалы
жиналғанда, яғни жол айырымы толқынның
бүтін санына тең болғанда интенсивтіктің
максимумы байқалады:

dsіn

m
=m

; m=

0,1,2,3, (22.2)
мұндағы
d
– саңылаулардың сәйкес нүктелерінің арақашықтығы (тор периоды немесе тор
тұрақтысы),

m
– дифракция бұрышы.
(22.2) формуламен анықталатын максимумдар -
бас максимумдар
деп аталады.
Егер әрбір саңылаудың қорытқы тербелісінің амплитудасын A
0
арқылы белгілесек, онда
бас максимумдағы тербеліс амплитудасы
A=NA
0
(N – саңылаулар саны). Бас
максимумдағы дифракциялық кескіннің интенсивтігі бір саңылаудан байқалатын
дифракцияға қарағанда N
2
есе үлкен болады. Егер де көрші саңылаулардың сәулелерінің
жол айырымы
dsіn

=k

/N; k

=

1, 2,..., N-1, N+1 (22.3)
болса, онда әрбір саңылаудан осы бағытта таралатын толқындар бір-бірін өзара
әлсіретеді.Экранның сондай нүктесінде интенсивтіктің минимумы байқалады. Бұлар
қосалқы минимумдар деп аталады.Қосалқы минимумдар интенсивтігі бойынша өте әлсіз
қосалқы максимумдардың аралығына орналасады. Бас максимумдардың арасында N
1
жанама минимумдар және N
2
қосалқы максимумдар орналасады.
d/b
=3 болған кезде
N
=4 саңылаудан алынатын дифракциялық сурет 22.3-суретте
көрсетілген. d/b=3 берілген қатынаста 3-ші, 6-шы, т.б. ретті бас минимумдар жоғалады,
себебі (22.1) мен (22.2)-ні ескерсек, олар бір саңылаудан пайда болған интенсивтік
минимумына келеді. Бас максимумдардың төбелері арқылы өтетін пунктирлі қисық N
2
-қа
көбейтілген бір саңылаудан пайда болған интенсивтікті көрсетеді. Бас максимумдардың
ені саңылаулар саны өскен сайын азаяды. Сонымен, саңылаулар тобынан құралатын
дифракциялық сурет бір-бірінен қара аралықтармен бөлінген тар жарық жолақтар
жүйесінен тұрады.

жүктеу 0,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 20