Toepassing van interferensie, dun film interferensie

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Vandag sal ons praat oor die gebruik van inmenging in die wetenskap en die alledaagse lewe, die fisiese betekenis van hierdie verskynsel openbaar en oor die geskiedenis van die ontdekking daarvan vertel.

Definisies en verspreidings

Voordat jy praat oor die betekenis van 'n verskynsel in die natuur en tegnologie, moet jy eers 'n definisie gee. Vandag oorweeg ons 'n verskynsel wat skoolkinders in fisika-lesse bestudeer. Daarom, voordat ons die praktiese toepassing van interferensie beskryf, gaan ons na die handboek.

Om mee te begin, moet daarop gelet word dat hierdie verskynsel van toepassing is op alle soorte golwe: dié wat op die oppervlak van water of tydens navorsing ontstaan. Dus, interferensie is 'n toename of vermindering in die amplitude van twee of meer koherente golwe, wat plaasvind as hulle op een punt in die ruimte ontmoet. Die maksimums word in hierdie geval antinodusse genoem, en die minima word nodusse genoem. Hierdie definisie sluit 'n paar eienskappe van ossillatoriese prosesse in, wat ons 'n bietjie later sal openbaar.

Die prentjie wat ontstaan wanneer golwe bo-op mekaar geplaas word (en daar kan baie van hulle wees) hang slegs af van die faseverskil waarin die ossillasies tot een punt in die ruimte kom.

Lig is ook 'n golf

Wetenskaplikes het reeds in die sestiende eeu tot hierdie gevolgtrekking gekom. Die grondslae van optika as 'n wetenskap is deur die wêreldberoemde Engelse wetenskaplike Isaac Newton gelê. Dit was hy wat die eerste keer besef het dat lig uit sekere elemente bestaan, waarvan die hoeveelheid sy kleur bepaal. Die wetenskaplike het die verskynsel van dispersie en breking ontdek. En hy was die eerste wat die interferensie van lig op lense waargeneem het. Newton het eienskappe van strale bestudeer soos die brekingshoek in verskillende media, dubbelbreking en polarisasie. Hy word gekrediteer met die eerste toepassing van golfinterferensie tot voordeel van die mensdom. En dit was Newton wat besef het dat as lig nie vibrasies was nie, dit nie al hierdie eienskappe sou vertoon nie.

Ligte eiendomme

Die golfeienskappe van lig sluit in:

1. Gollengte. Dit is die afstand tussen twee aangrensende hoogtepunte van een swaai. Dit is die golflengte wat die kleur en energie van sigbare straling bepaal.
2. Frekwensie. Dit is die aantal volledige golwe wat in een sekonde kan voorkom. Die waarde word in Hertz uitgedruk en is omgekeerd eweredig aan die golflengte.
3. Amplitude. Dit is die "hoogte" of "diepte" van die ossillasie. Die waarde verander direk wanneer twee ossillasies inmeng. Die amplitude wys hoe sterk die elektromagnetiese veld versteur is om hierdie spesifieke golf te genereer. Dit stel ook die veldsterkte.
4. Golffase. Dit is die deel van die ossillasie wat op 'n gegewe tydstip bereik word. As twee golwe op dieselfde punt tydens interferensie ontmoet, sal hul faseverskil uitgedruk word in eenhede van π.
5. Koherente elektromagnetiese straling word genoem metdieselfde eienskappe. Die samehang van twee golwe impliseer die konstantheid van hul faseverskil. Daar is geen natuurlike bronne van sulke bestraling nie, hulle word slegs kunsmatig geskep.

Eerste aansoek is wetenskaplik

Sir Isak het hard en hard gewerk aan die eienskappe van lig. Hy het presies waargeneem hoe 'n straal strale optree wanneer dit 'n prisma, 'n silinder, 'n plaat en 'n lens van verskeie brekende deursigtige media teëkom. Een keer het Newton 'n konvekse glaslens op 'n glasplaat geplaas met 'n geboë oppervlak na onder en 'n stroom parallelle strale op die struktuur gerig. As gevolg hiervan divergeer radiaal helder en donker ringe van die middel van die lens. Die wetenskaplike het dadelik geraai dat so 'n verskynsel slegs waargeneem kan word as daar 'n periodieke eienskap in die lig is wat die straal iewers doof, en iewers, inteendeel, dit verbeter. Aangesien die afstand tussen die ringe afhang van die kromming van die lens, was Newton in staat om die golflengte van die ossillasie ongeveer te bereken. So het die Engelse wetenskaplike vir die eerste keer 'n konkrete toepassing gevind vir die verskynsel van inmenging.

Spleetinterferensie

Verdere studies van die eienskappe van lig vereis die opstel en uitvoer van nuwe eksperimente. Eerstens het wetenskaplikes geleer hoe om koherente balke uit redelik heterogene bronne te skep. Om dit te doen, is die vloei van 'n lamp, kers of son in twee verdeel met behulp van optiese toestelle. Byvoorbeeld, wanneer 'n balk 'n glasplaat teen 'n hoek van 45 grade tref, dan 'n deel daarvanword gebreek en gaan deur, en deel word weerkaats. As hierdie strome parallel gemaak word met behulp van lense en prismas, sal die faseverskil in hulle konstant wees. En sodat die lig in die eksperimente nie soos 'n waaier uit 'n puntbron uitgekom het nie, is die straal parallel gemaak met 'n nabyfokuslens.

Toe wetenskaplikes al hierdie manipulasies met lig geleer het, het hulle die verskynsel van inmenging op 'n verskeidenheid gate begin bestudeer, insluitend 'n smal spleet of 'n reeks splete.

Interferensie en diffraksie

Die ervaring wat hierbo beskryf word, het moontlik geword as gevolg van 'n ander eienskap van lig - diffraksie. Deur 'n hindernis te oorkom wat klein genoeg is om met die golflengte vergelyk te word, kan die ossillasie die rigting van sy voortplanting verander. As gevolg hiervan, na 'n nou spleet, verander 'n deel van die balk die voortplantingsrigting en tree in wisselwerking met balke wat nie die hellingshoek verander het nie. Daarom kan die toepassings van interferensie en diffraksie nie van mekaar geskei word nie.

Modelle en werklikheid

Tot op hierdie punt het ons die model gebruik van 'n ideale wêreld waarin alle ligstrale parallel aan mekaar en koherent is. In die eenvoudigste beskrywing van interferensie word ook geïmpliseer dat bestraling met dieselfde golflengtes altyd teëgekom word. Maar in werklikheid is alles nie so nie: lig is meestal wit, dit bestaan uit al die elektromagnetiese vibrasies wat die Son verskaf. Dit beteken dat inmenging volgens meer komplekse wette plaasvind.

Dun films

Die mees voor die hand liggende voorbeeld van hierdie soortinteraksie van lig is die inval van 'n ligstraal op 'n dun film. Wanneer daar 'n druppel petrol in 'n stadplas is, blink die oppervlak met al die kleure van die reënboog. En dit is presies die gevolg van inmenging.

Lig val op die oppervlak van die film, word gebreek, val op die grens van petrol en water, word weerkaats en weer gebreek. As gevolg hiervan ontmoet die golf homself by die uitgang. Dus word alle golwe onderdruk, behalwe dié waarvoor aan een voorwaarde voldoen word: die filmdikte is 'n veelvoud van 'n halfheelgetalgolflengte. Dan by die uitset sal die ossillasie homself ontmoet met twee maksima. As die dikte van die laag gelyk is aan die hele golflengte, dan sal die uitset die maksimum op die minimum plaas, en die straling sal self uitdoof.

Hieruit volg dat hoe dikker die film, hoe groter moet die golflengte wees wat sonder verlies daaruit sal kom. Trouens, 'n dun film help om individuele kleure uit die hele spektrum uit te lig en kan in tegnologie gebruik word.

Fotosessies en toestelle

Vreemd genoeg is sommige toepassings van inmenging bekend aan alle fashionistas regoor die wêreld.

Die hooftaak van 'n pragtige vroulike model is om goed voor die kameras te lyk.’n Hele span berei vroue voor vir’n fotosessie:’n stilis, grimeerkunstenaar, mode- en interieurontwerper, tydskrifredakteur. Irriterende paparazzi kan op straat, by die huis, in snaakse klere en 'n belaglike pose vir 'n model lê en wag en dan die foto's op die publiek vertoon. Maar goeie toerusting is noodsaaklik vir alle fotograwe. Sommige toestelle kan 'n paar duisend dollar kos. OnderDie hoofkenmerke van sulke toerusting sal noodwendig die verligting van optika wees. En die foto's van so 'n toestel sal van baie hoë geh alte wees. Gevolglik sal 'n sterskoot sonder voorbereiding ook nie so onaantreklik lyk nie.

Brille, mikroskope, sterre

Die basis van hierdie verskynsel is inmenging in dun films. Dit is 'n interessante en algemene verskynsel. En vind liginterferensietoepassings in 'n tegniek wat sommige mense elke dag in hul hande hou.

Die menslike oog neem groen kleur die beste waar. Daarom moet foto's van pragtige meisies nie foute in hierdie spesifieke streek van die spektrum bevat nie. As 'n film met 'n spesifieke dikte op die oppervlak van die kamera aangebring word, sal sulke toerusting nie groen refleksies hê nie. As die aandagtige leser al sulke besonderhede opgemerk het, moes hy getref gewees het deur die teenwoordigheid van slegs rooi en pers weerkaatsings. Dieselfde film word op brilbrille aangebring.

Maar as ons nie van die menslike oog praat nie, maar van 'n passielose toestel?’n Mikroskoop moet byvoorbeeld die infrarooispektrum registreer, en’n teleskoop moet die ultravioletkomponente van sterre bestudeer. Dan word 'n anti-reflektiewe film van 'n ander dikte aangebring.