138
Dalğa cəbhəsi müstəvi olan dalğa
müstəvi dalğa, sferik və silindrik olan dalğalar
isə
müvafiq olaraq sferik və silindrik dalğa adlanır.
Müstəvi dalğa müəyyən bir istiqamətdə – müstəvi dalğa səthinə perpendikulyar
istiqamətdə yayılan dalğadır.
Dalğaların difraksiyası.
Hüygens prinsipi. Bütün növ dalğaların malik olduğu
ümumi xassələrdən biri də onların
difraksiyasıdır.
Dalğaların difraksiyası – maneəyə rast gəldikdə dalğaların həndəsi yayılma
istiqamətlərindən kənara çıxma (maneəni aşaraq onun arxasına keçmə) hadisəsidir.
Dalğa uzunluğu ilə onun rast gəldiyi maneənin ölçüsü arasındakı nisbətdən asılı
olaraq dalğa həmin maneəni aşaraq onun arxasına keçə bilir. Başqa sözlə, difraksiya
hadisəsi o vaxt aydın görünür ki:
??????
??????
şərti ödənsin. Burada
−dalğa uzunluğu, ?????? − dalğanın difraksiyaya uğradığı ma-
neənin (və ya dəliyin) ölçüsü,
?????? − maneədən difraksiya müşahidə olunduğu yerə qə-
dərki məsafədir.
Difraksiya hadisəsi keyfiyyətcə 1690-cı ildə Hüygensin formalaşdırdığı prinsip
əsasında izah edilə bilər.
Hüygens prinsipinə görə – dalğa cəbhəsinin çatdığı hər bir
nöqtə tezlikləri dalğanın tezliyinə bərabər yarımsferik dalğa mənbəyinə çevrilir. Bu
yarımsferik dalğaların (onlar ikinci dalğalar adlanır) qurşayanı verilmiş an üçün yeni
dalğa cəbhəsini verir (bax:
c
)
.
Dalğanın yayılma istiqaməti dalğa cəbhəsinə perpendikulyar olduğundan hər sonrakı
anda dalğanın yayılma
istiqaməti – şüa müəyyən oluna bilir.
Şüa – verilən nöqtədə dalğa cəbhəsinə çəkilmiş normaldır.
Beləliklə, Hüygens prinsipinə görə difraksiya hadisəsi belə izah edilir: fərz edək
ki, kəsiyi olan maneə üzərinə perpendikulyar olaraq müstəvi dalğa düşür. Dalğa ma-
neəyə çatdıqda kəsiyin hər bir nöqtəsi yarımsferik dalğa mənbəyinə çevrilir. Həmin
dalğaların qurşayanı yanlardan əyildiyindən kəsikdən keçən dalğa da qismən ilk ya-
yılma istiqamətindən kənarlara doğru meyil edərək maneənin arxasına tərəf yayılır
– difraksiya hadisəsi baş verir. Lakin Hüygens prinsipi yalnız dalğa cəbhəsinin ya-
yılma istiqaməti ilə bağlı məsələləri həll etməyə imkan verdi, o, müxtəlif istiqamət-
lərə yayılan dalğaların amplitudlarının və deməli, intensivliklərinin necə dəyişdiyini
izah edə bilmədi. Bu problem yalnız 1819-cu ildə
işığın difraksiyasını müəyyən və
izah edən fransız fiziki Ogüsten Jan Frenel (1788–1827) tərəfindən həll olundu.
Hüygens–Frenel prinsipi. İşığın difraksiyası. Hüygens prinsipini inkişaf etdirən
Frenelə görə, dalğa cəbhəsinin səthində yerləşən bütün ikinci mənbələr (
S , S ,
S
, S
və s.
)
koherent dalğa mənbələridir. Ona görə də
işığın difraksiyası bu
koherent
mənbələrdən gələn koherent dalğaların fəzanın hər hansı M nöqtəsində toplanmasının –
interferensiyasının
nəticəsidir
(d)
.
İşığın difraksiyası – işığın düz xətt boyunca ya-
yılma qanunundan kənara çıxaraq maneənin həndəsi
kölgə sahəsinə daxil olması hadisəsidir. Beləliklə, inter-
ferensiya prinsipi ilə Frenel tərəfindən tamamlanmış
Hüygens prinsipi
Hüygens-Frenel prinsipi adlanır.
(d)
LAYİHƏ
139
Bu prinsip işığın difraksiyasını kəmiyyətcə izah etməyə imkan verdi. İşığın dalğa
uzunluğu çox kiçik olduğundan onun difraksiyası da çox kiçik dəlikləri olan qeyri-
şəffaf ekranda və ya cisimlərin sərhə-
dində müşahidə oluna bilir. Ona görə də
işığın difraksiyasını müşahidə etmək və
kəmiyyətcə araşdırmaq üçün
difraksiya
qəfəsi adlanan xüsusi qurğudan istifadə
olunur
(e)
.
Difraksiya qəfəsi – işığı spektrə
ayıran və işığın dalğa uzunluğunu ölç-
məyə imkan verən optik qurğudur.
Difraksiya qəfəsi çox kiçik məsafədə
yerləşən N sayda qeyri-şəffaf cizgilər-
dən və onlar arasındakı şəffaf zolaq-
lardan ibarətdir (adətən, qurğunun 1mm
hissəsində 500
1200-ə qədər belə cizgi
olur). Difraksiya qəfəsinə perpendikul-
yar düşən işıq şüaları zolaqlardan
?????? bu-
cağı altında meyil edərək çıxır. Koherent dalğa mənbəyi olan bu zolaqlardan keçən
şüaların interferensiyası nəticəsində ekranda difraksiyanın
maksimum və
minimumları
alınır (bax:
e
).
Difraksiya qəfəsində maksimum şərti belədir:
?????? ∙ ???????????????????????? = ??????
. (1)
Burada
?????? − difraksiya qəfəsinin sabiti (və ya periodu) adlanır: ?????? = ??????
??????.
?????? ??????ə ?????? − uyğun olaraq şəffaf zolaq və qeyri-şəffaf cizgilərin enidir, ?????? isə ?????? tərtib
maksimum verən şüanın meyil bucağıdır.
??????-nın maksimal qiyməti ?????? = 90°,
??????????????????90° = 1 olduqda alınır:
??????
=
??????
. (2)
Difraksiya qəfəsindən keçən ağ işığın bütün maksimumları (mərkəzi sıfırıncı
istisna olmaqla) rəngli alınır. Mərkəzdən başlayaraq hər bir maksimum bənöv-
şəyidən qırmızıya qədər 7 görünən rəng əks etdirir. Buna
difraksiya spektri deyilir.
Difraksiya spektrində alınan şüalardan, dispersiya spektrindən fərqli olaraq ən çox
meyil edən qırmızı, ən az meyil edən isə bənövşəyi rəngli şüadır.
Spektrdəki şüaların dalğa uzunluqları arasında hansı münasibət var?
Məsələ.
Şəkildə ağ işığın difraksiya qəfəsində difraksiyası nəticəsində
ekranda alınan interferensiya mənzərəsinin müəyyən
hissəsi
təsvir edilmişdir. Səklə əsasən təyin edin:
a) sol hissədə ağ zolağın nə demək olduğunu;
b) interferensiya maksimumlarının hansı ardıcıllıqla göründüyünü;
c) difraksiya spektrində görünən müxtəlifrəngli işığın dalğa uzunluqları arasında hansı
münasibətin olduğunu.
ARAŞDIRMA
2
TƏTBİQETMƏ
d
a
b
d sin
(e)
Difraksiya
qəfəsi
Müstəvi dalğa
1-ci tərtib
maksimumu
Mərkəzi
maksimum
1-ci tərtib
maksimumu
LAYİHƏ