interferensiya hadisəsi
adlanır.
İşığın interferensiyasını müşahidə edə bilmək üçün bir-birinin üzərinə düşən dalğaların
təsirini müəyyən müddət sabit saxlamaq və ona görə də dalğaların fazalar fərqinin müəyyən
müddət sabit qalmasını təmin etmək lazımdır. Belə şərti ödəyən dalğalara
koherent dalğalar
deyilir. Eyni periodlu və zamandan asılı olaraq sabit fazalar fərqinə malik olan dalğalar
koherent
dalğalar
adlanır.
Müxtəlif atomların şüalanma aktları bir – birindən asılı olmadığından onların hətta eyni
vaxtda şüalandırdığı “dalğa parçaları”nın rəqs tezlikləri, fazaları və amplitudları, eləcə də rəqs
müstəviləri bir – birindən fərqli olur. Bu cür fərqlər hətta eyni atomun müxtəlif vaxtlarda
şüalandırdığı “dalğa parçaları” üçün də xarakterdir. Deməli, işıq dalğaları çoxlu sayda müxtəlif
monoxromatik dalğaların birgə hərəkətindən ibarətdir. Beləliklə, təbii işıq mənbələrindən heç
biri monoxromatik işıq şüalandıra bilmədiyindən təbii şüaların heç biri digər ilə koherent ola
bilməz. Lakin, sadə yolda bir – birilə koherent olan iki işıq dalğası almaq mümkündür. Bunun
üçün təbii işıq dalğasının amplitudunu və ya dalğa cəbhəsini müəyyən üsulla iki hissəyə ayırıb,
bu dalğaları bir – birindən fərqli optik yollarla hərəkət etdirmək lazımdır (bit qədər sonra
koherent mənbələrin alınma üsulları haqdq bəhs edəcəyik). Dalğa hissələrinin bir – birilə
görüşənədək keçdiyi optik yollarfərqli koherentliyin uzunluğundan böyük olmadıqda, onlar eyni
“dalğa parçası”na mənsub olur və buna görə də eyni tezlikli monoxromatik dalğalar olacaqdır.
Bu dalğaları görüşdürənədək onları elə yollarla hərəkət etdirmək olar ki, onların optik yollar
fərqi və deməli, fazalar fərqi sabit qalsın. Aydındır ki, bu şərtlər ödənilsə, dalğalar bir – birilə
koherent olacaqdır.
Dalğa təbiətliyi baxımından işıq, elektrikvə maqnit sahələrinin intensivlik vektorlarının
rəqslərindən ibarətdir. Təcrübə göstərir ki, işığın maddələrlə qarşılıqlı təsirinə (işığın fizioloji,
fotokimyəvi, gözə təsiri, fotoeffekt hadisəsi vəs. ) səbəb yalnız onun elektrik sahəsidir. Ona görə
də işığı onun elektrik sahəsinin intensivlik vektoru (
E
) və onun tənliyi ilə xarakterizə edirlər.
Hər hansı istiqamətdə, məsələn,
x
oxu boyunca yayılan müstəvi elektromaqnit dalğasının
tənliyinə əsasən işıq dalğasının tənliyi aşağıdakı şəkildə olar:
)
cos(
0
kx
t
E
E
m
(26.1)
Burada,
E
- işığın elektrik sahəsinin intensivlik vektorunun fəzanın kordinatı
x
olan nöqtəsində,
t
anındakı qiymətidir.
m
E
- intensivlik vektorunun amplitud qiyməti,
2
- bu vektorun
dairəvi rəqs tezliyi,
0
a
- rəqsin başlanğıc fazası,
k
isə dalğa ədədidir.
Gələcəkdə bizə lazım olacağından dalğa ədədinin, eləcə də dalğa vektorunun düsturunu
burada yazaq:
2
k
və
n
k
2
(26.2)
Burada,
n
- verilən nöqtədə dalğa cəbhəsinə perpendikulyar olan vahid vektordur. Aydındır ki,
ümumi halda dalğa cəbhəsinin müxtəlif nöqtələrində dalğa vektorlarının istiqamətləri eyni
olmaya da bilər.
Müxtəlif optik mühitlərdə dalğanın yayılma sürəti eyni olmadığından bu mühitlərdə işığın
dalğa uzunluqları da bir – birindən fərqli olacaqdır. Tezliyi
olan işığın vakuumdakı dalğa
uzunluğu
0
olarsa, onda maddədən keçərkən işığın dalğa uzunluğu bu maddənin şüasındırma
əmsalı dəfə azalacaqdır:
n
0
(26.3)
Bildiyimiz kimi, işığın rəqs tezliyi çox yüksək, yəni
15
10
hc tərtibdəndir. İşıq dalğasının
daşıdığı enerji selinin sıxlıq vektorunun dəyişmə tezliyi isə bundan iki dəfə böyükdür. Bu cür
sürətli dəyişməni nəinki göz, ən həssas optik cihaz belə “hiss” etməyə qadir deyildir. İşıq selinin
yalnız orta qiymətini, yəni intensivliyini qeyd etmək mümkündür.
Tutaq ki, bir – birilə kohorent olan iki işıq dalğasının fəzanın ixtiyari nöqtəsində
doğurduqları rəqslərinin tənlikləri aşağıdakı şəkildədir:
)
cos(
1
1
1
a
t
E
E
m
və
).
(cos
2
2
2
t
E
E
m
(26.4)
Dalğaların toplanmasını amplitudların həndəsi cəminin tapılması vasitəsilə həyata keçirək.
Bunun üçün vektor diaqrqmından istifsdə edək (şəkil 26.1). Rəqslərin eyni düz xətt üzrə icra
edildiklərini qəbul etsək kosinuslarteoreminə əsasən yekun rəqsin amplitudu üçün aşağıdakı
ifadəni yaza bilərik:
)
cos(
2
1
2
2
2
2
2
1
2
1
m
m
m
m
m
E
E
E
E
E
(26.5)
İşığın intensivliyi
2
m
E
ilə mütənasib olduğundan (26.5) düsturuna əsasən işığın yekun
intensivliyi:
)
cos(
2
1
2
2
1
2
1
J
J
J
J
J
(26.6)
düsturu ilə ifadə olunar.
İki təbii işıq mənbəyinin dalğaları üçün fazalar
fərqi tez – tez dəyişərək sıfırdan
2 - yə qədər mümkün
olan bütün qiymətləri eyni ehtimalla alır. Onda yekun
intensivliyin (J) qiyməti həm zaman və həm də məkan
etibarilə tez – tez dəyişəcəkdir. Nə gözümüz və nə də
heç bir optik cihaz belə dəyişməni hiss etməyə qadir
olmadığından, müəyyən ani müddət üçün intensivliyin
yalnız orta qiymətini qeyd etmək mümkündür. Qeyd
etdiyimiz kimi, belə orta qiymət üçün
0
)
cos(
1
2
-
dır. Ona görə də
2
1
J
J
J
, yəni fəzanın istənilən nöqtəsində yekun intensivlik toplanan
rəqslərin intensivliklərinin cəmi ilə təyin olunan eyni qiymətə malik olacaqdır, başqa sözlə
desək, belə fəza hər yerdə bərabər işıqlanacaqdır. Lakin toplanan dalğalar fəzanın verilən
nöqtəsinə heç olmazsa müşahidə müddətində dəyişməyən fazalar fərqi ilə daxil olduqda, (26.6)
düsturuna əsasən həmin nöqtədə işığın yekun intensivliyinin qiyməti də sabit qalacaqdır. Fəzanın
müxtəlif nöqtələrinə işıq dalğaları bir – birindən fərqlənən müxtəlif fazalar fərqi ilə daxil olur.
Ona görə də müxtəlif nöqtələrdə fazalar fərqinin qiymətindən asılı olaraq işığın yekun
intensivliyinin qiyməti də bir – birindən fərqlənəcəkdir. Başqa sözlə, belə fəzada işığın
interferensiyası hadisəsi baş verəcəkdir: fazala rfərqi üçün
)
cos(
1
2
>0 şərtinin ödənildiyi
nöqtələrdə
J
>
2
1
J
J
;
)
cos(
1
2
<0 şərtinin ödənildiyi nöqtələrdə isə
J
<
2
1
J
J
olacaqdır.
Xüsusi halda fazalar fərqinin
,...)
3
,
2
,
1
,
0
(
2
1
2
k
k
qiymətlərində dalğalar bir – birini
maksimum gücləndirəcək,
)
1
2
(
1
2
k
qiymətlərində isə maksimum zəiflədəcəkdir. Bu
şərtlər daxilində toplanan dalğaların amplitudları da bir – birinə bərabərdirsə
)
(
2
1
m
m
E
E
intensivliyin maksimum qiyməti
,
4
1
J
J
minimum qiyməti isə
0
J
olacaqdır.
Aydındır ki, belə vəziyyətdə interferensiya mənzərəsi daha aydın və qabarıq müşahidə
ediləcəkdir.
0> Dostları ilə paylaş: |