Truflunum mynstur. Skilmálar hámarki og lágmarki

Truflunum mynstur - það er ljós eða dökk rönd sem hljótast af geislum sem eru í áfanga eða, úr fasa við hvert annað. Ljósbylgjur og þess háttar er bætt þegar það er notað, ef fasarnir fylgjast að (í þá átt að auka eða minnka), eða þeir hætta við hvort annað ef þeir eru í antiphase. Þessi fyrirbæri eru kölluð uppbyggjandi og eyðileggjandi truflunum, í sömu röð. Ef einlita ljós geisla, allar öldur sem hafa sömu lengd, fer í gegnum tvær þröngar raufar (tilraunin var fyrst gerð árið 1801 af Thomas Young, enska vísindamaður, sem, þökk sé honum kom að þeirri niðurstöðu að bylgja eðli ljóss), tveir af leiðir geisla er hægt að beina á flötu skjá sem í stað hinna tveggja skarast bletti, er myndað úr truflanavanda rákir - einsleitur, til skiptis mynstur af ljós og dökk svæði. Þetta fyrirbæri er notað, til dæmis, í öllum sjón interferometers.

superposition

The einkennandi á superposition af bylgjur sem lýsir hegðun hvort ofan á bylgjum. meginreglu hennar liggur í þeirri staðreynd að þegar í rúm af a hvort ofan á tveimur bylgjum, sem leiðir truflun er jafn reikningsæfingarnar summa einstakra truflanir. Stundum á stórum perturbations þessi regla er brotin. Þessi einfalda hegðun leiðir til fjölda áhrif sem kallast truflunum fyrirbæri.

The fyrirbæri á truflun einkennist af tveimur öfgar. Þessar tvær bylgjur uppbyggilegum hágildi saman, og þeir eru í fasa við hvert annað. Árangurinn af superposition er styrking þegar röskuninni. The amplitude af leiðir blönduðum öldu er jafnt summu einstakra sveifluvídd. Hins, eyðileggjandi truflunum í hámarki eina bylgju fellur með lágmarks seinni - þeir eru í stjórnarandstöðu. The amplitude hinnar nýju samstæðu öldu er jöfn mismunarins á sveifluvídda íhlutir hennar. Í þeim tilvikum þar sem þeir eru jafnir, það er heill eyðileggjandi truflunum, og truflun af heildar miðli er núll.

tilraun Young

Truflun mynstur af tveimur aðilum bendir greinilega til kynna sköruðu öldurnar. Thomas Young kynna að ljósið - bylgju sem varðveitir meginreglunni um superposition. frægur afrek hans var tilrauna sýning á uppbyggjandi og eyðileggjandi truflunum ljós árið 1801 Nútíma útgáfa af tilraun Young í náttúrunni ólíkt aðeins í því að það notar heildstæða ljósgjafa. Laser undantekningarlaust lýsir tvær samhliða slits í ógagnsæ yfirborðinu. Ljós fer í gegnum þá, það er fjarlægur skjár. Þegar breidd milli slits er verulega meiri en bylgjulengd, reglum rúmfræðilega ljósfræði fram - sést á skjánum tveimur upplýstum svæðum. Hins vegar nálgun raufar brotna ljós og öldurnar á skjánum eru ofan á hvern annan. Diffraction er sjálft afleiðing af öldu eðli ljóss, og enn eitt dæmið um þessi áhrif.

The truflun mynstrið

Meginreglan um superposition ákvarðar leiðir álag dreifingu á lýsa skjánum. The truflun mynstur kemur fram þegar Slóð munurinn rifuna á skjáinn er jafn heilum bylgjulengdum (0, k, 2λ, ...). Þessi munur er tryggt að hár koma á sama tíma. Destructive truflun á sér stað þegar Slóð munurinn jafn heiltala bylgjulengda móti um helming (λ / 2, 3λ / 2, ...). Jung notað til geometrísk rök til að sýna að superposition leiðir til röð af jafnt bil á milli hljómsveitum eða hár styrkleiki svæða sem samsvara við þau svæði þar uppbyggilegri truflunum, aðskilin með dökk svæði fullum eyðileggjandi.

Hole bil

En vikig parameter rúmfræði með tveimur slits er hlutfallið á milli ljós bylgjulengd W vlð og fjarlægð milli holur Ð. Ef λ / D er miklu minni en 1, fjarlægðin milli hljómsveita verður lítill og áhrif skarast ekki fram. Notkun náið dreift slits, Jung var fær um að skipta ljós og dökk svæði. Þannig ræðst hann bylgjulengdir sýnilegs ljóss litum. mjög lítill verðmæti þeirra útskýrir hvers vegna áhrifin eru aðeins við vissar aðstæður. Að skipta yfir svæði uppbyggilegt og eyðileggjandi truflunum, fjarlægðin milli uppsprettu ljósbylgjur verður að vera mjög lítil.

bylgjulengd

Athugun á truflunum áhrif er erfitt að tveimur öðrum ástæðum. Flestir ljósgjafa gefur frá sér samfellt bylgjulengdarhnapp litróf, sem leiðir til myndunar fjölda truflunum mynstur hvort ofan á hvor aðra, hver með millibili á milli röndum. Þetta útilokar mest áberandi áhrif, svo sem svæði heill myrkrinu.

hagrannsókna

Sem truflun gæti verið fram á löngum tíma, það er nauðsynlegt að nota heildstæða ljósgjafa. Þetta þýðir að geislun heimildir verður að halda stöðugu fasa tengsl. Til dæmis, tveir harmonic bylgjur með sömu tíðni alltaf fasta áfanga tengsl við hvern punkt í rúm - annað hvort í áfanga eða í fasa stjórnarandstöðu, eða í sumum millistig stöðu. Hins vegar mest af ljósgjafa gefur sanna harmonic öldu. Þess í stað, losa þeir ljós, sem handahófi áfanga breyting verður milljón sinnum á sekúndu. Slík geislun er kölluð samhengislaust.

Tilvalin uppspretta - leysir

Truflunum er enn ljós þegar ofan bylgjur í rúm tvö samhengislaust heimildum, en truflunum mynstur breytileg handahófi, ásamt handahófi fasa breyting. Ljós skynjara, þar á meðal augum, getur ekki skráð síbreytilegum mynd, og aðeins meðaltal styrkur af tímanum. The leysigeisli er nánast einlita (m. E. efnið samanstendur af einu bylgjulengd) og highly-. Það er tilvalið ljósgjafa til að fylgjast truflunum áhrif.

Ákvörðun tíðni

Eftir að Jung 1802 of measure bylgjulengdir sýnilegu ljósi er hægt að fylgni við sem ekki er nægjanlega nákvæmur og hraði ljóssins sem til eru um tíma til að reikna áætlaða tíðni þess. Til dæmis, grænt ljós er jöfn um 6 × ^14. október Hz. Þetta er mörgum stærðargráðum meiri en tíðni vélrænni titring. Til samanburðar, maður heyri hljóð með tíðni allt að 2 × ¹⁰ apríl Hz. Hvað nákvæmlega er mismunandi á gengi enn enn ráðgáta fyrir næstu 60 árin.

Truflunum í þunnum myndum

Áhrifin komu fram eru ekki takmörkuð við tvöfalda glugg rúmfræði notuð af Thomas Young. Þegar það er spegilmynd og ljósbrot geislum úr tveimur yfirborðunum aðskilin með sem er sambærilegur við bylgjulengd fjarlægð, truflun verður í þunnum myndum. Hlutverk myndinni á milli yfirborðs sé gegnt tómarúm, loft, fljótandi eða hvaða gagnsæ solid líkama. Í sýnilegu ljósi truflunum áhrif eru takmörkuð af stærð af nokkrum míkrómetrum. Þekkt dæmi um alla myndarinnar er kúla. Ljós endurkastast frá henni, er superposition af tveimur öldum - einn endurspeglast að framan yfirborði, og annað - á bak. Þeir skarast í rúm og bætt við hvert annað. Það fer eftir þykkt á sápu myndinni, tveir bylgjur getur milliverkað byggja upp eða rífa. A heill útreikning á truflunum mynstur til kynna að fyrir ljós með bylgjulengd sem λ uppbyggileg truflun komið hefur í ljós að a kvikmynd þykkt W vlð / 4, 3λ / 4, 5λ / 4 osfrv, og eyðileggjandi - .. Til að k / 2, λ, 3λ / 2, ...

Formúlur til að reikna út

truflunum fyrirbæri var mörg not, svo það er mikilvægt að skilja undirstöðu jöfnu þar að lútandi. Eftirfarandi jöfnur leyfa útreikning á ýmsum gildum sem tengjast truflunum, að tveimur algengustu tilvikum.

Staðsetning ljós spjöld í tilraun Young, .. Þ.e. síður með uppbyggjandi truflunum má reikna með tjáningu: Y _{er ljós.} = (ΛL / d) m, þar sem λ - bylgjulengd; m = 1, 2, 3, ...; D - fjarlægðin á milli slits; L - fjarlægð til miða.

.. Staðsetning dökk hljómsveitir, þ.e. svæði eyðileggjandi samskiptum er gefið með: Y _{er myrkur.} = (ΛL / d) (m + 1/2).

Fyrir aðrar tegundir truflana - í þunnum myndum - tilvist uppbyggjandi eða eyðileggjandi superposition ákvarðar áfanga breyting á spegluðu öldurnar, sem veltur á myndinni þykkt og brotstuðul af því. Fyrri jafnan lýsir um er að ræða, þar sem slík til- færsla, og annað - færslunni hálfan bylgjulengd:

2NT = mλ;

2NT = (m + 1/2) λ.

Hér λ - bylgjulengd; m = 1, 2, 3, ...; T - leið traversed í myndinni; n - brotstuðull.

Athugun á náttúrunni

Þegar sólin skín á kúla, getur þú séð björtu lituðum röndum, þar mismunandi bylgjulengdir eru undir eyðileggjandi truflunum og fjarlægð frá spegilmynd. Eftirstöðvar endurspeglast ljós birtist sem viðbót lit flutningur. Til dæmis, ef sem afleiðing af eyðileggjandi truflunum er fjarverandi rautt hluti, spegilmynd verður blár. The þunn filma af olíu á vatninu framleiðir svipuð áhrif. Í náttúrunni, fjaðrir sumra fugla, þ.mt páfuglum og hummingbirds og skeljar sumra bjöllur birtast bjartari en breyta lit þegar þú skiptir um sjónarhorn. sjón eðlisfræði hér er truflun af ljósbylgjur endurkastast frá þunnum lagskiptu uppbyggingu eða fylki sem endurspegla stöfunum. Á sama hátt perlur og skel eru lithimnu, vegna þess að superposition af hugleiðingar frá mörgum lögum af perlu. Gimsteina eins Ópal, sýna falleg truflunum mynstur af völdum dreifingar ljóss frá reglulegri mannvirki sem myndast við smásjá kúlulaga agnir.

umsókn

Það eru margir tæknilegir forritum ljós truflunum fyrirbæri í daglegu lífi. Þær eru byggðar eðlisfræði myndavél ljóseðlisfræði. Normal linsur glampavörn er þunn filma. þykkt þess og ljósbrot af geislum eru, sem valinn er til að framleiða eyðileggjandi truflunum úr endurspegluðu sýnilegu ljósi. Sérhæfðari húðun samanstendur af mörgum lögum af þunnum myndum sem eru ætlaðar til brottför aðeins geislun innan þröngt bylgjulengdarbili og þess vegna eru notuð sem sía. Multilayer húðun eru einnig notuð til að auka endurskin speglum stjarnfræðilegur sjónauka, auk sjón leysir resonators. Interferometry - nákvæmar mæliaðferðir notaðar til að skrá litlar breytingar á hlutfallslegum fjarlægð - er byggt á athugun á breytingum ljós og dökk hljómsveitir framleitt af endurspeglast ljós. Til dæmis mælingar á því hvernig truflunum mynstur breytist, leyfa að setja curvature fleti sjóntækjum í optical bylgjulengd lobes.