Միջամտության կիրառում, բարակ թաղանթի միջամտություն

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Այսօր մենք կխոսենք գիտության և առօրյա կյանքում միջամտության կիրառման մասին, կբացահայտենք այս երևույթի ֆիզիկական իմաստը և կպատմենք դրա հայտնաբերման պատմության մասին։

Սահմանումներ և բաշխումներ

Բնության և տեխնիկայի մեջ երևույթի նշանակության մասին խոսելուց առաջ նախ պետք է սահմանում տալ։ Այսօր մենք դիտարկում ենք մի երեւույթ, որ դպրոցականները սովորում են ֆիզիկայի դասերին։ Ուստի, նախքան միջամտության գործնական կիրառումը նկարագրելը, անդրադառնանք դասագրքին։

Սկզբից պետք է նշել, որ այս երեւույթը վերաբերում է բոլոր տեսակի ալիքներին՝ նրանց, որոնք առաջանում են ջրի մակերեսին կամ հետազոտության ընթացքում։ Այսպիսով, միջամտությունը երկու կամ ավելի համահունչ ալիքների ամպլիտուդի ավելացումն է կամ նվազումը, որը տեղի է ունենում, եթե դրանք հանդիպում են տարածության մի կետում: Առավելագույններն այս դեպքում կոչվում են հակահանգույցներ, իսկ նվազագույնները՝ հանգույցներ։ Այս սահմանումը ներառում է տատանողական գործընթացների որոշ հատկություններ, որոնք մենք կբացահայտենք մի փոքր ուշ:

Պատկերը, որն առաջանում է ալիքների միմյանց վրա դնելուց (և դրանք կարող են շատ լինել) կախված է միայն փուլային տարբերությունից, երբ տատանումները հասնում են տարածության մեկ կետին:

Լույսը նույնպես ալիք է

Գիտնականներն այս եզրակացության են եկել արդեն տասնվեցերորդ դարում։ Օպտիկայի՝ որպես գիտության հիմքերը դրել է աշխարհահռչակ անգլիացի գիտնական Իսահակ Նյուտոնը։ Նա էր, ով առաջին անգամ հասկացավ, որ լույսը բաղկացած է որոշակի տարրերից, որոնց քանակն է որոշում նրա գույնը։ Գիտնականը հայտնաբերել է դիսպերսիայի և բեկման ֆենոմենը։ Եվ նա առաջինն էր, ով նկատեց ոսպնյակների վրա լույսի միջամտությունը։ Նյուտոնն ուսումնասիրել է ճառագայթների այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են բեկման անկյունը տարբեր միջավայրերում, կրկնակի բեկումը և բևեռացումը։ Նրան է վերագրվում մարդկության օգտին ալիքների միջամտության առաջին կիրառումը: Եվ հենց Նյուտոնը հասկացավ, որ եթե լույսը թրթռումներ չլիներ, այն չէր դրսևորի այս բոլոր հատկանիշները:

Լույսի հատկություններ

Լույսի ալիքային հատկությունները ներառում են՝

1. Ալիքի երկարություն. Սա մեկ ճոճանակի երկու հարակից բարձրությունների միջև եղած հեռավորությունն է: Դա ալիքի երկարությունն է, որը որոշում է տեսանելի ճառագայթման գույնը և էներգիան:
2. Հաճախականություն. Սա ամբողջական ալիքների թիվն է, որը կարող է առաջանալ մեկ վայրկյանում: Արժեքն արտահայտված է Հերցով և հակադարձ համեմատական է ալիքի երկարությանը։
3. Ամպլիտուդ. Սա տատանման «բարձրությունն» է կամ «խորությունը»: Արժեքն ուղղակիորեն փոխվում է, երբ երկու տատանումները խանգարում են: Ամպլիտուդը ցույց է տալիս, թե որքան ուժեղ է խախտվել էլեկտրամագնիսական դաշտը այս կոնկրետ ալիքը առաջացնելու համար: Այն նաև սահմանում է դաշտի ուժը:
4. Ալիքի փուլ. Սա տատանման այն հատվածն է, որը հասնում է տվյալ պահին։ Եթե միջամտության ժամանակ երկու ալիքներ հանդիպեն միևնույն կետում, ապա դրանց փուլային տարբերությունը կարտահայտվի π: միավորներով:
5. Կոհերենտ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը կոչվում է հետնույն հատկանիշները. Երկու ալիքների համահունչությունը ենթադրում է դրանց փուլային տարբերության կայունությունը: Նման ճառագայթման բնական աղբյուրներ չկան, դրանք ստեղծվում են միայն արհեստական ճանապարհով։

Առաջին դիմումը գիտական է

Սըր Իսահակը քրտնաջան և քրտնաջան աշխատել է լույսի հատկությունների վրա: Նա ճշգրիտ նկատեց, թե ինչպես է ճառագայթների ճառագայթն իրեն պահում, երբ հանդիպում է պրիզմայի, գլանների, թիթեղի և տարբեր բեկումնային թափանցիկ միջավայրերի ոսպնյակի: Մի անգամ Նյուտոնը ուռուցիկ ապակե ոսպնյակ դրեց ապակե ափսեի վրա, որի վրա կոր մակերևույթ էր ներքև, և զուգահեռ ճառագայթների հոսք ուղղեց կառուցվածքի վրա: Արդյունքում ոսպնյակի կենտրոնից շառավղային վառ և մուգ օղակները շեղվում են: Գիտնականն անմիջապես կռահեց, որ նման երեւույթ կարելի է դիտարկել միայն այն դեպքում, եթե լույսի մեջ կա որոշակի պարբերական հատկություն, որն ինչ-որ տեղ հանգցնում է ճառագայթը, իսկ ինչ-որ տեղ, ընդհակառակը, ուժեղացնում է այն։ Քանի որ օղակների միջև հեռավորությունը կախված էր ոսպնյակի կորությունից, Նյուտոնը կարողացավ մոտավորապես հաշվարկել տատանման ալիքի երկարությունը։ Այսպիսով, անգլիացի գիտնականն առաջին անգամ գտավ միջամտության երևույթի կոնկրետ կիրառություն։

ճեղքային միջամտություն

Լույսի հատկությունների հետագա ուսումնասիրությունները պահանջում էին նոր փորձերի ստեղծում և անցկացում: Նախ, գիտնականները սովորեցին, թե ինչպես ստեղծել կցված ճառագայթներ բավականին տարասեռ աղբյուրներից: Դա անելու համար լամպից, մոմից կամ արևից հոսքը բաժանվեց երկու մասի, օգտագործելով օպտիկական սարքեր: Օրինակ, երբ ճառագայթը հարվածում է ապակե ափսեին 45 աստիճանի անկյան տակ, ապա դրա մի մասըբեկվում է և անցնում, իսկ մի մասը արտացոլվում է: Եթե այդ հոսքերը զուգահեռ արվեն ոսպնյակների և պրիզմաների օգնությամբ, ապա դրանցում փուլային տարբերությունը հաստատուն կլինի։ Եվ այնպես, որ փորձերի ժամանակ լույսը օդափոխիչի պես դուրս չէր գալիս կետային աղբյուրից, ճառագայթը զուգահեռ էր արվում՝ օգտագործելով փակ կենտրոնացված ոսպնյակ:

Երբ գիտնականներն իմացան այս բոլոր մանիպուլյացիաները լույսի հետ, նրանք սկսեցին ուսումնասիրել տարբեր անցքերի վրա միջամտության ֆենոմենը, ներառյալ նեղ ճեղքը կամ մի շարք ճեղքերը:

միջամտություն և դիֆրակցիա

Վերը նկարագրված փորձը հնարավոր դարձավ լույսի մեկ այլ հատկության՝ դիֆրակցիայի շնորհիվ: Հաղթահարելով ալիքի երկարության հետ համեմատվելու համար բավական փոքր խոչընդոտ՝ տատանումն ի վիճակի է փոխել իր տարածման ուղղությունը։ Դրա շնորհիվ, նեղ ճեղքվածքից հետո, փնջի մի մասը փոխում է տարածման ուղղությունը և փոխազդում է թեքության անկյունը չփոխող ճառագայթների հետ։ Հետևաբար, միջամտության և դիֆրակցիայի կիրառությունները չեն կարող բաժանվել միմյանցից:

Մոդելներ և իրականություն

Մինչ այս պահը մենք օգտագործել ենք իդեալական աշխարհի մոդելը, որտեղ լույսի բոլոր ճառագայթները զուգահեռ են միմյանց և համահունչ: Բացի այդ, միջամտության ամենապարզ նկարագրության մեջ ենթադրվում է, որ միշտ հանդիպում են նույն ալիքի երկարություններ ունեցող ճառագայթները: Բայց իրականում ամեն ինչ այդպես չէ. լույսն ամենից հաճախ սպիտակ է, այն բաղկացած է բոլոր էլեկտրամագնիսական թրթռումներից, որ տալիս է Արևը։ Սա նշանակում է, որ միջամտությունը տեղի է ունենում ավելի բարդ օրենքների համաձայն:

Բարակ թաղանթներ

Այս կարգի ամենաակնառու օրինակըԼույսի փոխազդեցությունը բարակ թաղանթի վրա լույսի ճառագայթի դիպչումն է: Երբ քաղաքային ջրափոսում բենզինի կաթիլ կա, մակերեսը փայլում է ծիածանի բոլոր գույներով: Եվ սա հենց միջամտության արդյունք է։

Լույսն ընկնում է թաղանթի մակերեսին, բեկվում է, ընկնում բենզինի և ջրի սահմանին, անդրադարձվում և նորից բեկվում։ Արդյունքում ալիքն ինքն իրեն հանդիպում է ելքի մոտ։ Այսպիսով, բոլոր ալիքները ճնշված են, բացառությամբ այն ալիքների, որոնց համար բավարարվում է մեկ պայման՝ թաղանթի հաստությունը կես ամբողջ թվով ալիքի երկարության բազմապատիկն է։ Այնուհետև ելքում տատանումն ինքն իրեն կհանդիպի երկու առավելագույնով: Եթե ծածկույթի հաստությունը հավասար է ամբողջ ալիքի երկարությանը, ապա ելքը կգերազանցի առավելագույնը նվազագույնի վրա, և ճառագայթումն ինքն իրեն կմարի։

Սրանից հետևում է, որ որքան հաստ է թաղանթը, այնքան մեծ պետք է լինի ալիքի երկարությունը, որը դուրս կգա դրանից առանց կորստի։ Իրականում, բարակ թաղանթն օգնում է ընդգծել առանձին գույները ողջ սպեկտրից և կարող է օգտագործվել տեխնոլոգիայի մեջ:

Լուսանկարներ և գաջեթներ

Բավական տարօրինակ է, բայց միջամտության որոշ կիրառություններ ծանոթ են աշխարհի բոլոր նորաձևության սիրահարներին:

Գեղեցիկ կին մոդելի գլխավոր գործը տեսախցիկների առաջ լավ տեսք ունենալն է։ Մի ամբողջ թիմ պատրաստում է կանանց ֆոտոշարքի՝ ոճաբան, դիմահարդար, նորաձևության և ինտերիերի դիզայներ, ամսագրի խմբագիր: Նյարդայնացնող պապարացիները կարող են մոդելին սպասել փողոցում, տանը, զվարճալի հագուստով և ծիծաղելի կեցվածքով, իսկ հետո նկարները ցուցադրել հանրային ցուցադրության։ Բայց լավ սարքավորումները կարևոր են բոլոր լուսանկարիչների համար: Որոշ սարքեր կարող են արժենալ մի քանի հազար դոլար։ Ի թիվսՆման սարքավորումների հիմնական բնութագրերը անպայմանորեն կլինեն օպտիկայի լուսավորությունը: Իսկ նման սարքից նկարները շատ բարձր որակի կլինեն։ Համապատասխանաբար, առանց նախապատրաստության աստղային նկարահանումը նույնպես այդքան անհրապույր տեսք չի ունենա։

Ակնոցներ, մանրադիտակներ, աստղեր

Այս երեւույթի հիմքում ընկած է միջամտությունը բարակ թաղանթներին: Սա հետաքրքիր և սովորական երեւույթ է։ Եվ գտնում է թեթև միջամտության կիրառումներ մի տեխնիկայի մեջ, որը որոշ մարդիկ ամեն օր պահում են իրենց ձեռքերում:

Մարդու աչքը ամենալավն է ընկալում կանաչ գույնը։ Հետևաբար, գեղեցիկ աղջիկների լուսանկարները չպետք է պարունակեն սխալներ սպեկտրի այս կոնկրետ շրջանում: Եթե տեսախցիկի մակերեսին քսվում է կոնկրետ հաստությամբ թաղանթ, ապա նման սարքավորումները չեն ունենա կանաչ արտացոլումներ։ Եթե ուշադիր ընթերցողը երբևէ նկատել է նման մանրամասներ, ապա նրան պետք է ցնցեր միայն կարմիր և մանուշակագույն արտացոլանքների առկայությունը։ Նույն թաղանթը կիրառվում է ակնոցի ակնոցների վրա։

Բայց եթե խոսքը ոչ թե մարդու աչքի, այլ անկիրք սարքի մասին է։ Օրինակ, մանրադիտակը պետք է գրանցի ինֆրակարմիր սպեկտրը, իսկ աստղադիտակը պետք է ուսումնասիրի աստղերի ուլտրամանուշակագույն բաղադրիչները։ Այնուհետև կիրառվում է տարբեր հաստության հակաարտացոլող թաղանթ։