Жарық интерференциясын бақылау амалдары
Егер тәуелсіз екі жарық көзі немесе жарық шығарып тұрған дененің әртүрлі екі бөлігі кеңістіктің бір аймағына жарық толқындарын жіберетін болса, онда интерференция байқалмайды. Интерференциялық суреттің болмауы жарық көздері когерент емес толқындарды жіберетіндігін ғана көрсетуі мүмкін. Бұл жарық көздері шығаратын жарықтың монохромат еместігімен пара-пар, өйткені екі монохромат толқын әрқашан когерентті.
Сонымен, жарық көзінде өтетін бірқатар физикалық процестер шығарылатын толқынның фазасы мен амплитудасын тұрақты деп санауға болатын ең кіші уақыт аралығын анықтайды. Осы уақыт аралығы когеренттік уақыты ( ) деп аталады, ол шамамен деп бағаланады. Когеренттік уақытын білу арқылы өте маңызды басқа физикалық шаманы-когеренттік ұзындығын бағалауға болады; ол-толқынның фазасы мен амплитудасы орташа алғанда тұрақты болып қалатын уақыт ішінде толқынның таралатын қашықтығы.
Сірә, -тің қабылданған бағалануы жағдайында оптикадағы когеренттік ұзындығы 3-30 см болады. Кейбір дербес жағдайларда толқын цугы ұзындығымен ( ) дәл келуі мүмкін.
Осы айтылғандардан кәдімгі жарық көздері көмегімен интерференцияны алудың мүмкін еместігі жайында қорытынды жасауға болады. Осыған байланысты интерференциялық құбылыстар байқалатындай жағдайларды жасауға бола ма, және кәдімгі когерентті емес жарық көздерін пайдаланып өзара когерентті толқындарды алуға бола ма-деген сұрақ өзінен өзі туады. Осы сұраққа жауап беруге тырысайық.
Бір жарық көзі кеңістіктің және әртүрлі нүктелерінде туғызатын тербелістерді қарастырайық. Егер тәжірибенің қандай да бір шарттары орындалатын жағдайда осы тербелістер когерентті болып шықса, онда бұларды қайтадан бір нүктеге тоғыстыру амалын табуға болады. Сонда осы нүктеде сірә интерференция байқалуы тиіс.
А лдымен нүктелік жарық көзімен, яғни сызықтық мөлшері оның шығаратын жарығының толқын ұзындығынан едәуір кіші болатын жарық көзін пайдаланамыз. Осы шектеудің ендірілуі сәуле шығарушы екі атом үшін қосымша жол айырымын ескермеуге мүмкіндік береді де, кез-келген нүкте үшін деп алуға болады. Зерттелетін сәулені бір атомның шығаратын сәулесімен пара-пар, бірақ толқын фазасы мен амплитудасы когеренттік уақыты ішінде ғана тұрақты деп санауға болады.
Нүктелік көзді нүктесіне орналастырамыз, және нүктелеріне дейінгі қашықтықтарды және арқылы белгілейміз (2-сурет). Мұнда бірнеше жағдай болуы мүмкін:
1) және нүктелері нүктелік көзден бірдей ( ) қашықтықта орналасады. Бұл нүктелер бір цуг аумағында болады, яғни бұлардағы тербелістер әрқашан когерентті.
2) және екі нүктенің орналасуындағы айырмашылық орындалатындай болады. Осындай нүктелер кез-келген уақыт мезетінде әртүрлі толқын цугтарына жататын болады, яғни бұлардағы тербелістер когерентті емес;
3) және нүктелері болатындай орналасқан. Мұндай тербелістер жарым-жартылай когеренттік деп аталады, бұлар да орнықты интерференциялық суретті бақылауға мүмкіндік береді.
Демек, жарық көзі нүктелік болғанда, жол айрымы когеренттік ұзындығы аумағында жататын жағдайда, интерференцияны бақылауға болады. Бұл әйтеуір бір амалмен толқындардың екі жүйесін алып, бұдан кейін оларды кеңістіктің қандай да бір нүктесіне келтіру қажет екендігін білдіреді. Егер жол айырымы үшін шарты орындалатын болса, онда интерференция бақылануы тиіс.
Оптикада толқындардың екі жүйесін алу үшін шағылу және сыну заңдарына негізделген әртүрлі қондырғылар қолданылады. Сонда бір жарық көзі орнына екі шын, немесе шын және жорымал немесе екі жорымал жарық көзін алуға болады да осылар арқылы интерференция бақыланады. Осы жарық көздеріндегі айырмашылық мардымсыз, өйткені шын жарық көзінен шығарылған толқын тиісті оптикалық құрылғы көмегімен қайсыбір аймақта интерференцияланатын екі жарық толқынына бөлінеді. Ал жорымал кескіндерді пайдалану интерференцияны бақылауға мүмкіндік беретін сәулелердің қабаттасу аймағын анықтаудың ыңғайлы амалы ғана болады. Интерференция құбылысын бақылауды мүмкін ететін әртүрлі бірнеше сұлба (схема) бар. Бұлардың кейбіреулерін қарастырайық.
Достарыңызбен бөлісу: |
