Işığın interferensiyası

işığın interferensiyası. nyuton halqaları vasitəsilə işığın dalğa uzunluğunun təyini



Laboratoriya 4

işığın interferensiyası. nyuton halqaları vasitəsilə işığın dalğa uzunluğunun təyini .

İşin məqsədi: işığın interferensiyası hadisəsi ilə tanış olmaq və Nyuton halqaları vasitəsilə işığın dalğa uzunluğunu təyin etmək.

Ləvazimat: közərmə lampası, monoxromatik işıq süzgəci (filtri), Nyuton həlqələri verən şüşə lövhə və müstəvi qabarıq linzadan ibarət qurğu, mikrometrik vinti olan okulyar.

Klassik elektrodinamikaya görə işıq vakuumda sürətlə yayılan eninə elektromaqnit dalğasıdır. Bu dalğa elektrik sahəsinin intensivlik ( ) və maqnit sahəsinin intensivlik ( ) vektorlarının rəqslərinin fəzada yayılması hesabına alınır. və vektorları qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə eyni faza ilə, həm də işıq dalğasının yayılma istiqamətinə perpendikulyar rəqs edirlər.

Elektromaqnit dalğasında həm elektrik, həm də maqnit sahələrinin olmasına baxmayaraq işığın bioloji, fotokimyəvi, fotoelektrik və s. xassələri əsasən bu dalğada vektorunun təsiri ilə yaranır. Ona görə də vektoruna işıq vektoru da deyilir.

Ağ işıq mürəkkəb olub, müxtəlif monoxromatik dalğaların toplusundan ibarətdir. Müəyyən bir sabit tezlikli dalğa monoxromatik (bir rəngli dalğa) dalğa adlanır. Başqa sözlə, harmonik qanunla, yəni sinus, yaxud kosinus qanunu ilə dəyişən dalğa monoxromatik dalğadır. Müxtəlif tezlikli monoxromatik dalğalar insan gözü tərəfindən qəbul olunduqda müxtəlif rəng duyğuları yaradırlar. Məsələn, tezliyi olan işıq qırmızı, tezliyi olan işıq isə yaşıl rəng kimi qavranılır. Ağ işıq tezlikləri müxtəlif olan yeddi rəngdən ibarətdir. Bu rənglər toplusu spektr adlanır.

İşığın mühitdə yayılma sürəti mühitin optik xassələrindən asılıdır:

(1)

Burada, - işığın mühitdə yayılma sürəti, - isə mühitin mütləq sındırma əmsalıdır. .

Tezliyi olan monoxromatik işığın dalğa uzunluğu:

(2)

kimi hesablanır

Görünən işıq dalğasının uzunluğu mkm intervalında yerləşir.

Müəyyən istiqamətində faza sürəti ilə yayılan monoxromatik işıq dalğasının elektrik komponentini analitik olaraq

(3)

kimi göstərmək olar.

• 
  Şüalanma tezlikləri eyni, fazalar fərqi sabit və vektorlarının rəqs müstəviləri üst-üstə düşən mənbələrə koherent işıq mənbələri deyilir. Koherent mənbələrin şüalandırdığı dalğalar da koherent olur.
  

• 
  İnterferensiya hadisəsi koherent dalğaların toplanması zamanı müşahidə edilir. Koherent işıq dalğalarının toplanması nəticəsində fəzanın müəyyən yerlərində işığın intensivliyinin artması, digər yerlərdə isə azalması hadisəsi interferensiya adlanır.
  

İki koherent və mənbələrindən yayılan işıq dalğalarının interferensiyasına baxaq. Tutaq ki, bu dalğalar mənbəyindən , mənbəyindən isə məsafədə yerləşən M nöqtəsində görüşür və toplanırlar (şəkil 1). Birinci dalğanın, sındırma əmsalı olan mühitdə sürətilə, ikinci dalğanın isə sındırma əmsalı olan mühitdə sürətilə yayıldığını qəbul etsək toplanma nəticəsində alınmış yekun dalğa üçün

Шякил 1

olacaqdır. Burada, - birinci dalğanın, - isə ikinci dalğanın amplitududur. Toplanma nəticəsində alınan yekun dalğanın amplitudu

(4)

olacaqdır. Burada

(5)

M nöqtəsində görüşən və işıq dalğaları arasındakı fazalar fərqidir.

 İşıq dalğasının verilmiş mühitdə qət etdiyi həndəsi yolun uzunluğunun mühitin sındırma əmsalına hasilinə optik yolun uzunluğu deyilir və hərfi ilə işarə edilir. (5) düsturundakı ifadəsi optik yollar fərqi adlanır.

Beləliklə, (5) bərabərliyi toplanan işıq dalğaları üçün fazalar fərqi ilə optik yollar fərqi arasındakı əlaqəni göstərir.

İşıq dalğasının intensivliyi dalğanın amplitudunun kvadratı ilə mütənasib olduğundan

, yaxud (6)

kimi yazmaq olar. Bu ifadədən göründüyü kimi, M nöqtəsində yekun dalğanın intensivliyi ayrı-ayrı mənbələrin yaratdıqları intensivliklərin cəminə bərabər deyil, ondan həddi qədər fərqlənir. İntensivliklərin belə toplanması interferensiyaya xasdır. Ona görə də interferensiya həddi adlanır.

İnterferensiya həddi toplanan rəqslərin korellyasiyasını (qarşılıqlı əlaqəsini) xarakterizə edir.

 , yəni , başqa sözlə, dalğalar eyni fazalı olduqda M nöqtəsində intensivlik maksimum olur:

(7)

 , yəni , başqa sözlə, dalğalar əksfazalı olduqda M nöqtəsində intensivlik minimum olur:

(8)

-nin bu qiymətlərini (5) düsturunda nəzərə alsaq interferensiyada maksimumluq şərti:

(9)