Batrymau ymyrraeth. Telerau uchafswm ac isafswm

batrymau Ymyriant - mae'n streipiau golau neu tywyll sy'n cael eu hachosi gan y pelydrau ohonynt yn gam neu allan o gam â'i gilydd. tonnau golau ac yn y blaen yn cael eu hychwanegu wrth gymhwyso, os yw eu cyfnodau cyd-fynd (yn y cyfeiriad o gynyddu neu leihau), neu eu bod yn canslo ei gilydd os ydynt mewn antiphase. Gelwir y rhain yn cael eu ffenomenau ymyrraeth adeiladol a dinistriol, yn y drefn honno. Os trawst golau monocromatig, yr holl donnau sy'n cael yr un hyd, yn mynd trwy ddwy holltau cul (yr arbrawf ei gynnal yn gyntaf yn 1801 gan Thomas Young, gwyddonydd Saesneg, sydd, daeth ddiolch iddo i'r casgliad bod y don natur golau), gall dau o'r trawst sy'n deillio yn cael ei gyfeirio ar sgrin gwastad sy'n hytrach na'r ddau smotiau sy'n gorgyffwrdd yn cael eu ffurfio ymylon ymyrraeth - unffurf ail patrwm golau a mannau tywyll. Mae'r ffenomen yn cael ei ddefnyddio, er enghraifft, yn yr holl interferometers optegol.

arosodiad

Mae'r nodwedd ddiffiniol o arosodiad tonnau sy'n disgrifio ymddygiad tonnau harosod. Mae ei egwyddor yn gorwedd yn y ffaith bod pan yn y bwlch o harosod dwy don, mae'r aflonyddwch deillio o hyn yn hafal i swm algebraidd yr aflonyddwch unigol. Weithiau, mewn unrhyw amhariad mawr y rheol hon yn cael ei sathru. Mae'r ymddygiad yn syml yn arwain at nifer o effeithiau sy'n cael eu galw'n ffenomenau ymyrraeth.

Y ffenomen o ymyrraeth yn cael ei nodweddu gan ddau eithaf. Mae'r ddau tonnau adeiladol maxima gyd-fynd, ac maent mewn cyfnod â'i gilydd. Canlyniad yr arosodiad yw cryfhau'r aflonyddwch. Osgled y don cymysg deillio o hyn yn hafal i swm y amplitudes unigol. I'r gwrthwyneb, ymyrraeth dinistriol mewn uchafswm o un ton cyd-daro â lleiafswm ail - maent yn yn yr wrthblaid. Mae osgled y don cyfunol yn hafal i'r gwahaniaeth rhwng y amplitudes ei rannau cydrannol. Yn yr achos lle maent yn gyfartal, mae'n ymyrraeth dinistriol gyflawn, ac aflonyddu wrth i gyfanswm y cyfrwng yn sero.

arbrawf Ifanc

Mae patrwm ymyrraeth y ddwy ffynhonnell yn dangos yn glir y presenoldeb y tonnau sy'n gorgyffwrdd. Thomas Young awgrymu y golau - don sy'n ufuddhau i'r egwyddor arosodiad. Ei gamp enwog oedd yr arddangosiad arbrofol y adeiladol a dinistriol ymyrraeth o olau ym 1801. Mae'r fersiwn modern o arbrawf Ifanc wrth natur yn wahanol yn unig ei fod yn defnyddio ffynonellau golau cydlynol. Laser unffurf goleuo dau holltau cyfochrog yn yr wyneb afloyw. pasio golau trwyddynt, mae sgrin o bell. Pan fydd y lled rhwng y holltau yn sylweddol uwch na'r donfedd, rheolau opteg geometregol a welwyd - gweld ar y sgrin ddau ranbarth goleuedig. Fodd bynnag, mae'r dull o holltau diffreithio golau a'r tonnau ar y sgrin yn cael eu harosod ar ei gilydd. Diffreithiant ei hun o ganlyniad y don natur goleuni, ac yn enghraifft arall eto o effaith hon.

Mae'r patrwm ymyrraeth

Egwyddor arosodiad penderfynu dosbarthiad dwysedd o ganlyniad ar y sgrin eu goleuo. Mae'r patrwm ymyrraeth yn digwydd pan fydd y gwahaniaeth llwybr o'r hollt i'r sgrin yn hafal i'r rhif cyfan o donfeddi (0, λ, 2λ, ...). Mae'r gwahaniaeth hwn yn sicrhau bod gall y tymheredd yn dod ar yr un pryd. ymyrraeth Dinistriol yn digwydd pan fydd y gwahaniaeth llwybr sy'n hafal i nifer cyfanrif o donfeddi gwrthbwyso gan hanner (λ / 2, 3λ / 2, ...). Defnyddir Jung dadleuon geometrig i ddangos bod y arosodiad yn arwain at gyfres o fandiau Spaced gyfartal neu ardaloedd dwysedd uchel sy'n cyfateb i'r rhanbarthau o ymyrraeth adeiladol, wedi eu gwahanu gan ardaloedd tywyll llawn dinistriol.

bylchiad twll

Mae geometreg paramedr pwysig gyda dau holltau yw cymhareb y λ donfedd golau a'r pellter rhwng tyllau d. Os λ / d yn llawer llai nag 1, bydd y pellter rhwng y bandiau fod yn fach ac nid yw effeithiau gorgyffwrdd yn cael eu dilyn. Gan ddefnyddio holltau agos at ei gilydd, Jung yn gallu rhannu'r golau a mannau tywyll. Felly, roedd yn benderfynol y tonfeddi o liwiau golau gweladwy. Mae eu gwerth eithriadol o fach yn esbonio pam effeithiau hyn yn cael eu dilyn yn unig o dan amodau penodol. I rannu'r meysydd ymyrraeth adeiladol a dinistriol, rhaid i'r pellter rhwng y ffynhonnell tonnau golau fod yn fach iawn.

tonfedd

Arsylwi effeithiau ymyrraeth yn heriol am ddau reswm arall. Mae'r rhan fwyaf ffynonellau golau allyrru sbectrwm tonfedd barhaus, gan arwain at ffurfio patrymau ymyrraeth lluosog arosod ar ei gilydd, pob un gydag egwyl rhwng y streipiau. Mae hyn yn dileu'r effeithiau mwyaf amlwg, megis ardaloedd o dywyllwch llwyr.

cydlyniant

Gallai hynny ymyrraeth arsylwi dros gyfnod hir o amser, mae angen i ddefnyddio ffynonellau golau cydlynol. Mae hyn yn golygu bod yn rhaid i'r ffynonellau ymbelydredd gynnal perthynas cam cyson. Er enghraifft, dwy don harmonig o'r un amledd bob amser yn cael berthynas agwedd sefydlog i bob pwynt yn y gofod - naill ai mewn cyfnod neu mewn gwrthwynebiad gyfnod, neu mewn rhai cyflwr canolradd. Fodd bynnag, mae'r rhan fwyaf o'r ffynonellau goleuni yn allyrru y don harmonig wir. Yn hytrach, maent yn allyrru golau, lle newid cam ar hap yn digwydd miliynau o weithiau yr eiliad. Gelwir ymbelydredd o'r fath yn ddigyswllt.

ffynhonnell Delfrydol - laser

Ymyrraeth yn dal harsylwi wrth arosodwyd tonnau yn y gofod o ddwy ffynhonnell digyswllt, ond mae patrymau ymyrraeth yn amrywio ar hap, ynghyd â newid cam ar hap. synwyryddion golau, gan gynnwys y llygaid, ni all gofrestru ddelwedd sy'n newid yn gyflym, a dim ond y dwyster cyfartalog y pryd. Mae'r pelydr laser bron Unlliw (m. E. Yn cynnwys un donfedd sengl) a uchel ei. Mae'n ffynhonnell olau delfrydol ar gyfer arsylwi effeithiau ymyrraeth.

Penderfynu pa mor aml

Ar ôl Jung 1802 o fesur donfeddi o olau gweladwy gellir cydberthyn gyda chyflymder annigonol cywir o olau sydd ar gael ar y pryd i gyfrifo ei amledd bras. Er enghraifft, golau gwyrdd yn hafal i tua 6 × ¹⁴ Hydref Hz. Mae hyn yn llawer o orchmynion maint yn fwy na'r amlder y dirgryniadau mecanyddol. Er mwyn cymharu, gall person clywed y sain gyda amleddau hyd at 2 × 10 ⁴ Hz. Beth yn union yn amrywio ar gyfradd yn dal i aros yn ddirgelwch am y 60 mlynedd nesaf.

Ymyrraeth mewn ffilmiau tenau

Nid yw'r effeithiau a welwyd yn cael eu cyfyngu i geometreg hollt dwbl a ddefnyddid gan Thomas Young. Pan fydd yn adlewyrchiad a plygiant y pelydrau gan y ddau arwynebedd gwahanu gan bellter cymharu â'r donfedd, yn digwydd ymyrraeth mewn ffilmiau tenau. Gall rôl y ffilm rhwng y wynebau chwarae gwactod, aer, hylif neu unrhyw gorff solet dryloyw. Yn golau gweladwy effeithiau ymyrraeth yn cael eu cyfyngu gan y meintiau o ychydig micrometr. Enghraifft adnabyddus o'r holl ffilm yn swigen. Golau a adlewyrchir oddi wrtho, yn arosodiad o ddwy don - un yn cael ei adlewyrchu oddi ar wyneb blaen, a'r ail - ar y cefn. Maent yn gorgyffwrdd yn y gofod ac yn ychwanegu at ei gilydd. Yn dibynnu ar drwch y ffilm sebon, efallai dwy don rhyngweithio'n adeiladol neu ddinistriol. Mae cyfrifiad cyflawn y patrwm ymyrraeth yn dangos bod ar gyfer golau gyda thonfedd λ ymyrraeth adeiladol yn arsylwi ar gyfer trwch ffilm o λ / 4, 3λ / 4, 5λ / 4, ac yn y blaen, ac yn ddinistriol - .. I λ / 2, λ, 3λ / 2, ...

Fformiwlâu ar gyfer cyfrifo

ymyrraeth ffenomen oedd llawer o ddefnyddiau, felly mae'n bwysig deall y hafaliad sylfaenol sy'n ymwneud â hwy. Mae'r hafaliadau canlynol yn caniatáu i'r cyfrifiad o'r gwahanol werthoedd sy'n gysylltiedig â'r ymyrraeth, ar gyfer ei dau achos mwyaf cyffredin.

stribedi Lleoliad golau yn arbrawf Ifanc, .. gall safleoedd hy gyda ymyrraeth adeiladol yn cael ei gyfrifo gan ddefnyddio'r ymadrodd: y _{yn ysgafn.} = (ΛL / d) m, lle mae λ - tonfedd; m = 1, 2, 3, ...; d - y pellter rhwng y holltau; L - pellter i dargedu.

.. Lleoliad bandiau tywyll, hy y meysydd rhyngweithio dinistriol cael ei roi gan: y _{yn dywyll.} = (ΛL / d) (m + 1/2).

Ar gyfer ymyrraeth rhywogaethau eraill - mewn ffilmiau tenau - presenoldeb arosodiad adeiladol neu ddinistriol penderfynu ar y newid cam y tonnau yn adlewyrchu, sy'n dibynnu ar drwch ffilm a'r mynegai blygiannol ohono. Mae'r hafaliad cyntaf yn disgrifio'r achos o absenoldeb o newid o'r fath, a'r ail - newid o hanner y donfedd:

2NT = mλ;

2NT = (m + 1/2) λ.

Yma, λ - tonfedd; m = 1, 2, 3, ...; t - llwybr groesi yn y ffilm; n - mynegai plygiant.

Arsylwi o ran eu natur

Pan fydd yr haul yn tywynnu ar y swigen, gallwch weld y streipiau lliw llachar, gan fod gwahanol donfeddi yn destun ymyrraeth dinistriol a'i symud o'r myfyrio. Mae'r golau a adlewyrchir yn weddill yn ymddangos fel tynnu lliw cyflenwol. Er enghraifft, os o ganlyniad i ymyrraeth dinistriol yn elfen coch yn absennol, bydd y myfyrdod fod yn las. Mae'r ffilm denau o olew ar y dŵr yn cynhyrchu effaith debyg. Yn natur, mae'r plu rhai adar, gan gynnwys peunod a hummingbirds, ac mae'r cregyn rhai chwilod yn ymddangos mwy disglair, wrth newid lliw pan fyddwch yn newid yr ongl gwylio. ffiseg optegol yma yw'r ymyrraeth tonnau golau a adlewyrchir gan y strwythurau haenog tenau neu araeau adlewyrchu ffyn. Yn yr un modd berlau a chragen yn iris, o ganlyniad i arosodiad o fyfyrdodau o haenau lluosog o perlog. meini gwerthfawr megis opal, arddangos patrymau ymyrraeth hardd a achosir gan gwasgariad o olau o'r strwythurau rheolaidd a ffurfiwyd gan ronynnau spherical microsgopig.

cais

Mae yna lawer o geisiadau technolegol o ffenomenau ymyrraeth golau mewn bywyd bob dydd. Maent yn seiliedig optics camera ffiseg. Normal cotio lensys antireflection yn ffilm denau. Mae ei trwch a plygiant phelydrau yn cael eu dewis fel i gynhyrchu ymyrraeth dinistriol golau gweladwy adlewyrchu. haenau mwy arbenigol sy'n cynnwys haenau lluosog o ffilmiau tenau a fwriedir ar gyfer pasio ymbelydredd yn unig o fewn ystod tonfedd gul ac felly yn cael eu defnyddio fel hidlwyr. cotiadau multilayer cael eu defnyddio hefyd i gynyddu adlewyrchedd o ddrychau o telesgopau seryddol, yn ogystal â resonators laser optegol. Ymyriadureg - dulliau mesur yn gywir a ddefnyddir ar gyfer cofrestru newidiadau bach yn y pellter cymharol - yn seiliedig ar arsylwi y sifftiau golau a bandiau tywyll a gynhyrchir gan y golau a adlewyrchir. Er enghraifft, mae mesur o sut mae'r patrwm ymyrraeth yn newid, yn caniatáu i osod y crymedd arwynebau o gydrannau optegol mewn llabedau tonfedd optegol.