Электромагниттік толқындар классификациясы

Монохроматты жә не монохроматты емес толқ ындар. Монохроматты периоды мен жиілігі уақ ытқ ы байланысты емес ө згеретін толқ ындар. Амплитудасы мен бастапқ ы фазасы тұ рақ ты.

Сфералық жә не жазық толқ ындар. Жазық толқ ындар таралу фронты жазық болады.

Толқ ындар біртекті жә не біртекті емес болуы мү мкін.

Фронттағ ы амплитулары тұ рақ ты болса біртекті толқ ындар деп аталады.

Когерентті толқ ындар жә не когерентті емес толқ ындар. Бастапқ ы фазалары тұ рақ ты болады, тұ рақ ты болмаса когерентті болмайды.

- шамасы заттың дисперсиясы деп аталады.

Ақ жарық шоғ ының призмадан ө ткен кездегі спектрге жіктелуі дисперсияның салдары болып табылады. Дисперсия тек монохромат емес толқ ын таралғ анда пайда болады.

• Толқ ындық пакет. Қ атаң (идеал) монохроматты толқ ын-бұ л идеализация. Мұ ндай толқ ындар табиғ атта жоқ. Кезкелген реал толқ ынды, Фурье теоремасына сә йкес, амплитудалары мен қ айсыбір аралық тағ ы жиіліктері ә р тү рлі монохроматты толқ ындардың суперпозициясы ретінде қ арастыруғ а болады. Бір-бірінен жиіліктері бойынша айырмашылығ ы аз () толқ ындардың суперпозициясын толқ ындық пакет немесе толқ ындар тобы деп атайды

• Толқ ындық пакеттің аумағ ында монохроматты қ ұ раушылар бірін-бірі кү шейтеді, ал пакеттен тыс іс жү зінде бірін-бірі ө шіреді.

• Вакуумда пакетті қ ұ рап тұ ратын барлық монохроматты толқ ындар бірдей фазалық жылдамдық пен таралады, мұ ндағ ы - толқ ындық сан. Осындай жылдамдық пен толқ ындық пакеттің ө зі вакуумда ө зінің пішінін ө згертпей таралады.

•

• Топтық жылдамдық. Дисперсиялаушы ортада толқ ындық пакет жайылады, ө йткені оның монохроматты қ ұ раушыларының жылдамдық тары бір-бірінен ө згеше болады да, осындай толқ ынның жылдамдығ ы ұ ғ ымын айқ ындап алу қ ажет.

• Егер дисперсия болмашы аз болса, онда толқ ындық пакеттің жайылуы ө те тез болмайды. Осы жағ дайда толқ ындық пакетке оның «ауырлық центрің орын ауыстыратын жылдамдық ты таң уғ а болады. Бұ л топтық жылдамдық деп аталатын жылдамдық.

• Осы формуланы амплитудалары бірдей бір-бірінен толқ ын ұ зындық тарында (жиіліктерінде) біршама айырмашылық бар екі толқ ынның суперпозициясы мысалында тү сіндірейік. а -суретте бұ лардың қ айсыбір уақ ыт мезетіндегі салыстырмалы орналасуы,

• Ал б -суретте бұ лардың суперпозиция нә тижесі кө рсетілген. Бізге керегі пакеттің амплитудасы максимум болатын нү ктесінің орын ауыстыру жылдамдығ ы – бұ л толқ ындық пакеттің жылдамдығ ы топтың жылдамдық болады

Жарық интерференциясы.

Екі немесе одан да кө п когерентті жарық толқ ындарының кең істікте қ абаттасуынан пайда болатын қ ұ былыс жарық интерференциясы деп аталады. Жарық толқ ындарының кең істікте қ абаттасуының нә тижесінде кең істіктің ә р тү рлі нү ктелерінде қ орытқ ы толқ ынның амплитудасы кү шейеді немесе элсірейді.

Айталық, берілген M нү ктесінде циклдік жиілігі екі монохромат толқ ын екі тербеліс тудырсын жә не М нү ктесіне дейін бір толқ ын сыну кө рсеткіші n₁ ортадан фазалық жылдамдық пен s₁ жол жү рсін, ал екінші толқ ын n₂ ортадан фазалық жылдамдық пен s₂ жолын жү рсін:

Жарық толқ ынының берілген ортадағ ы s жолының геометриялық ұ зындығ ының осы ортаның n сыну кө рсеткішіне кө бейтіндісі жолдың оптикалық ұ зындығ ы деп аталады:

Толқ ындардың жү рген жолдарының оптикалық ұ зындық тарының айырмасы жолдың оптикалық айырмасы деп аталады.

Интерференция қ ұ былысын толқ ынның интерференциясын мысалғ а ала отырып тү сіндіруге болады. Жарық интерференциясы ү шін қ ажетті шарт: жарық толқ ындары монохроматты жә не когерентті болуы қ ажет. Интерференция қ ұ былысын бақ ылау ү шін, бір жарық кө зінің сә улесін екі саң ылаудан ө ткізіп, оларды когерентті жарық кө здері ретінде қ арастырады

мұ нда - толқ ындар жү рісінің айырмасы; ; - экран ортасынан интерференция бақ ыланатын А нү ктесіне дейінгі қ ашық тық.

Толқ ындар жү рісінің айырмасы , болғ анда интерференциялық максимум, ал , болғ анда интерференциялық минимум бақ ыланады.

Бақ ыланылатын нү ктедегі максимум

;

ал минимум

;

Кө ршілес екі максимумдар (немесе) минимумдардың арақ ашық тығ ы интерференциялық жолақ тың ені делінеді

абиғ атта жұ қ а қ абық шаның екі жазық тығ ынан шағ ылғ ан жарық интерференция нә тижесінде қ абық шаның тү рлі тү ске боялынуын бақ ылауғ а болады.

Қ алың дығ ы мө лдір пластинағ а сә уле бұ рышпен тү ссін. нү ктесінде сә уленің біразы шағ ылып 1 сә уле тү рінде ауағ а ө теді. Сынғ ан сә уле С нү ктесінде біразы шағ ылып В нү ктесіне келеді.. Бұ л нү ктеде біразы шағ ылып, біразы сынып 2-ші сә уле тү рінде ауағ а ө теді.

.1-сурет

Пластинаның жоғ арғ ы жә не тө менгі беттерінен шық қ ан 1 жә не 2 сә улелер когерентті. Егер бұ л сә улелердің жолына жинағ ыш линза қ ойса линзаның фокальдық жазық тығ ында (Р нү ктесінде) интерференциялық бейнені бақ ылауғ а болады. Интерференцияланушы бұ л сә улелердің жазық тығ ына дейінгі жү рген оптикалық жол ұ зындық тарының айырмасы

Оптикалық жол ұ зындығ ы геометриялық жол ұ зындығ ы мен ортаның сыну кө рсеткішінің кө бейтіндісіне тең. Пластинаның сыну кө рсеткіші , пластинаны қ оршағ ан ауаның сыну кө рсеткіші мү шесі жарық тың орталар шекарасында шағ ылу нә тижесінде жоғ алатын толқ ын шамасы. Егер () болса, жарым толқ ынның жоғ алуы нү ктесінде болады, онда, таң басы теріс (), ал болса, жарым толқ ын жоғ алуы С нү ктесінде болады да, таң басы плюс болады.

суретте ; жә не олай болса

Р нү ктесінде максимум болады, егер

,

минимум болады, егер

,

Интерференция қ ұ былысы дә лді ө лшеуіш приборларда - интерферометрлерде қ олданылады.