Zastosowanie interferencji, interferencja w cienką warstwę

Dzisiaj porozmawiamy o zastosowaniu ingerencji w naukę i życie codzienne, odsłonimy fizyczny sens tego zjawiska i opowiemy o historii jego odkrycia.

Definicje i dystrybucje

Przed mówieniem o znaczeniu tego lub innegoZjawisko natury i technologii wymaga najpierw określenia definicji. Dzisiaj rozważamy zjawisko, które dzieci w wieku szkolnym uczą się na lekcjach fizyki. Dlatego przed opisaniem praktycznego zastosowania interferencji, sięgnijmy do podręcznika.

Na początek należy zauważyć, że to zjawiskoodnosi się do wszystkich rodzajów fal: do tych, które występują na powierzchni wody lub w badaniu. Zatem interferencja jest wzrostem lub zmniejszeniem amplitudy dwóch lub więcej spójnych fal, które występują, jeśli występują w jednym punkcie w przestrzeni. Maksymalne w tym przypadku są nazywane antyinodami, a minima są nazywane węzłami. W tej definicji pojawiają się pewne właściwości procesów oscylacyjnych, które ujawnimy później.

Obraz uzyskany w wyniku nakładania się fal na siebie nawzajem (i może ich być dużo) zależy tylko od różnicy faz, w której oscylacje docierają do jednego punktu w przestrzeni.

Światło jest także falą

Do tego wniosku naukowcy przybyli już w szesnastym rokuwiek. Podstawy optyki jako nauki ustanowił światowej sławy angielski naukowiec Isaac Newton. To on pierwszy zdał sobie sprawę, że światło składa się z pewnych elementów, których liczba określa jego kolor. Naukowiec odkrył zjawisko rozpraszania i refrakcji. I on pierwszy zaobserwował interferencję światła na soczewkach. Newton badał takie właściwości promieni jako kąt załamania w różnych mediach, podwójne załamanie, polaryzację. Do niego należy zasługa pierwszego zastosowania ingerencji fal dla dobra ludzkości. I to był Newton, który uświadomił sobie, że gdyby nie było wahania światła, nie wykazywałby wszystkich tych cech.

Właściwości światła

Właściwości falowe światła obejmują:

1. Długość fali. Jest to odległość między dwoma sąsiednimi maksimami jednej oscylacji. Jest to długość fali, która określa kolor i energię promieniowania widzialnego.
2. Częstotliwość. Jest to liczba pełnych fal, które mogą wystąpić w ciągu jednej sekundy. Wartość wyrażana jest w hercach i odwrotnie proporcjonalna do długości fali.
3. Amplituda. Jest to "wysokość" lub "głębokość" oscylacji. Wartość zmienia się bezpośrednio z interferencją dwóch oscylacji. Amplituda pokazuje, jak bardzo wzbudziło to pole elektromagnetyczne w celu wygenerowania tej konkretnej fali. Ona również określa intensywność pola.
4. Faza fazowa. Jest to część oscylacji osiągnięta w danym momencie. Jeżeli w jednym punkcie podczas interferencji wystąpią dwie fale, ich różnica faz będzie wyrażona w jednostkach π.
5. Promieniowanie elektromagnetyczne nazywa się spójne.o tej samej charakterystyce. Spójność dwóch fal implikuje stałość ich różnicy fazowej. Naturalne źródła takiego promieniowania nie istnieją, są tworzone wyłącznie sztucznymi środkami.

Pierwsza aplikacja jest naukowa

Sir Isaac ciężko pracował na nieruchomościachświatła. Obserwował, jak dokładnie zachowuje się wiązka promieni, gdy napotka pryzmat, cylinder, płytkę i soczewkę z różnych przeźroczystych mediów. Kiedy Newton postawił szklaną wypukłą soczewkę o zakrzywionej powierzchni na szklanej płytce i skierował strumień równoległych promieni na strukturę. W rezultacie promieniowo jasne i ciemne pierścienie odbiegają od środka obiektywu. Naukowiec od razu domyślił się, że takie zjawisko można zaobserwować tylko wtedy, gdy na świecie istnieje jakiś okresowy obiekt, który gdzieś zawęża wiązkę, ale gdzieś, wręcz przeciwnie, wzmacnia ją. Ponieważ odległość między pierścieniami zależała od krzywizny soczewki, Newton był w stanie w przybliżeniu obliczyć długość fali oscylacji. Tak więc angielski naukowiec po raz pierwszy znalazł konkretne zastosowanie w zjawisku interferencji.

Zakłócenia w luce

Konieczne są dalsze badania właściwości światłatworzenie i przeprowadzanie nowych eksperymentów. Początkowo naukowcy nauczyli się tworzyć spójne belki z dość różnych źródeł. Aby to zrobić, przepływ z lampy, świecy lub słońca został podzielony na dwie części za pomocą urządzeń optycznych. Na przykład, gdy wiązka pada na szklaną płytkę pod kątem 45 stopni, jej część zostaje załamana i przechodzi dalej, a część zostaje odbita. Jeśli przy pomocy soczewek i pryzmatów, aby te przepływy były równoległe, różnica faz w nich będzie stała. I tak, że w eksperymentach światło nie pochodziło ze źródła punktowego, takiego jak wentylator, wiązka została wykonana równolegle za pomocą soczewki o dużym skupieniu.

Kiedy naukowcy nauczyli się tych wszystkich manipulacji światłem, zaczęli badać zjawisko interferencji w różnych dziurach, w tym wąską szczelinę lub pewną liczbę szczelin.

Zakłócenia i dyfrakcja

Doświadczenie opisane powyżej było możliwe dziękiinna właściwość światła - dyfrakcja. Pokonując przeszkodę wystarczająco małą, aby porównać ją z długością fali, oscylacja może zmienić kierunek jej propagacji. Z tego powodu, po wąskiej szczelinie, część wiązki zmienia kierunek propagacji i współdziała z promieniami, które nie zmieniają kąta nachylenia. Dlatego też zastosowanie interferencji i dyfrakcji nie może być od siebie oddzielone.

Modele i rzeczywistość

Do tej pory używaliśmy modeluidealny świat, w którym wszystkie wiązki światła są równoległe i spójne. Również w najprostszym opisie zakłóceń przyjmuje się, że napromieniowanie o tej samej długości fali jest zawsze napotykane. Ale w rzeczywistości wszystko nie jest takie: światło jest najczęściej białe, składa się ze wszystkich elektromagnetycznych oscylacji, które zapewnia słońce. Tak więc interferencja następuje według bardziej złożonych praw.

Cienkie filmy

Najbardziej oczywisty przykład tego rodzaju interakcjiŚwiatło - to spadek wiązki światła na cienkim filmie. Kiedy w miejskiej kałuży jest kropla gazu, powierzchnia mieni się wszystkimi kolorami tęczy. A to jest konsekwencja ingerencji.

Światło pada na powierzchnię filmu, jest załamywane,spada na granicy benzyny i wody, odbija się i po raz kolejny załamuje. W rezultacie fala wyjściowa spotyka się ze sobą. W związku z tym wszystkie fale są wygaszane, z wyjątkiem tych, dla których spełniony jest jeden warunek: grubość warstwy jest wielokrotnością długości fali półcałkowitej. Następnie przy wyjściu oscylacja wystąpi sama z siebie o dwa maksima. Jeśli grubość powłoki jest równa całej długości fali, to sygnał wyjściowy nałoży maksimum na minimum, a samo promieniowanie zgaśnie.

Z tego wynika, że ​​im grubszy film, tymwięcej powinna być długość fali, która wychodzi bez strat. W rzeczywistości cienki film przyczynia się do wyboru poszczególnych kolorów z całego spektrum i może być stosowany w inżynierii.

Sesje zdjęciowe i gadżety

Co dziwne, niektóre zastosowania zakłóceń są znane wszystkim kobietom mody na świecie.

Główna praca pięknego modelu dziewczyny jest dobrapatrz przed kamerami. Cały zespół przygotowuje się do sesji zdjęciowej dla kobiet-profesjonalistów: stylisty, wizażystki, projektanta odzieży i projektanta wnętrz, redaktora magazynu. Irytujący paparazzi może uwięzić modelkę na ulicy, w domu, w zabawnych ubraniach i śmiesznej postawie, a następnie umieścić zdjęcia na publicznym wyświetlaczu. Ale dla wszystkich fotografów ważny jest dobry sprzęt. Niektóre urządzenia mogą kosztować kilka tysięcy dolarów. Jedną z głównych cech takiego wyposażenia będzie z konieczności oświecona optyka. A zdjęcia z takiego urządzenia będą miały bardzo wysoką jakość. W związku z tym zdjęcie gwiazdowe bez przygotowania również nie będzie wyglądało nieatrakcyjnie.

Okulary, mikroskopy, gwiazdki

Podstawą tego zjawiska jest interferencja w cienkie filmy. To ciekawe i powszechne zjawisko. I interferencja światła jest używana w technice, którą niektórzy trzymają w swoich rękach każdego dnia.

Ludzkie oko najlepiej postrzegazielony kolor Dlatego zdjęcia pięknych dziewczyn nie powinny zawierać błędów w tym konkretnym obszarze spektrum. Jeśli na powierzchnię aparatu zostanie nałożona folia o określonej grubości, urządzenie nie będzie miało zielonych punktów. Jeśli uważny czytelnik kiedykolwiek zauważył takie szczegóły, to powinna być uderzona obecnością tylko czerwonych i fioletowych odbić. Ten sam film jest nakładany na okulary.

Ale jeśli nie chodzi o ludzkie oko, ale obeznamiętne urządzenie? Na przykład mikroskop musi rejestrować widmo w podczerwieni, a teleskop musi badać składowe ultrafioletowe gwiazd. Następnie nakłada się folię antyodbiciową o różnej grubości.

</ p>>