3.3. Jäiga keha pöörlemine ümber fikseeritud telje, selle inertsimoment ja kineetiline energia.

3.4. Impulsi hetk. Nurkmomendi jäävuse seadus. Pöörleva liikumise dünaamika teine ​​seadus.

Loeng nr 4

4.1. Vedeliku ja gaasi liikumise kirjeldus. Vedelike ja gaaside viskoossus.

4.2. Järjepidevuse võrrand.

4.3. Bernoulli võrrand ja järeldused sellest

Loeng nr 5

5.1. Harmoonilised vibratsioonid.

5.2. Harmooniliste vibratsioonide lisamine.

5.3. Perpendikulaarsete vibratsioonide lisamine.

5.4. Võnkumiste diferentsiaalvõrrand.

5.5. Energiasuhted võnkeprotsessides.

5.6. Matemaatiliste ja füüsikaliste pendlite võnkumised

5.7. Sundvõnkumiste võrrand. Resonants

Loeng nr 6

6.1.Lained elastses keskkonnas ja nende liigid. Lainefront, tasapinnalised ja sfäärilised lained.

6.2. Laineenergia

6.3. Elastsed lained tahkis

Loeng nr 7

7.1. MKT põhisätted.

Aine agregeeritud olekud

7.2. Eksperimentaalsed ideaalse gaasi seadused

Avogadro seadus

7.3. Ideaalgaasi olekuvõrrand

7.4. Ideaalse gaasi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand.

7.5. Maxwelli seadus molekulide jaotumiseks kiiruse järgi.

7.6. Baromeetriline valem. Boltzmanni jaotus

Loeng nr 8

8.2. Molekulide kokkupõrked ja transpordinähtused ideaalses gaasis

8.3. Keskmine kokkupõrgete arv ja molekulide keskmine vaba liikumise aeg

8.4.Molekulide keskmine vaba tee

8.5. Difusioon gaasides

8.6. Gaasi viskoossus

8.7. Gaaside soojusjuhtivus

8.8. Osmoos. Osmootne rõhk

Loeng nr 9

9.1. Energia jaotus molekulide vabadusastmete järgi

9.2. Sisemine energia

9.3. Gaasi töö selle paisumise ajal

9.4. Termodünaamika esimene seadus

9.5. Soojusvõimsus. Mayeri võrrand

9.6. Adiabaatiline protsess

9.7. Polütroopne protsess

9.8. Soojusmasina tööpõhimõte. Carnot' tsükkel ja selle efektiivsus.

9.9. Entroopia. Entroopia füüsiline tähendus. Entroopia ja tõenäosus.

9.10. Termodünaamika teine ​​seadus ja selle statistiline tähendus.

Loeng nr 10

10.1. Reaalsed gaasid, van der Waalsi võrrand.

Van der Waalsi võrrand kirjeldab kvalitatiivselt küllalt hästi gaasi käitumist veeldamisel, kuid ei sobi tahkumisprotsessiks.

10.2 Agregatsiooni ja faasisiirete olekute põhiomadused ja mustrid.

Teise järgu faasisiire. Vedel heelium. Ülivoolavus

10.3. Vedeliku pindpinevus. Laplace'i rõhk.

10.4. Kapillaarnähtused

10.5. Tahked ained

Kristallide defektid

Kristallide termilised omadused

Vedelkristallid

Loeng nr 11

11.1. Kehade elektrilised omadused. Elektrilaeng. Laengu jäävuse seadus

11.2. Coulombi seadus

11.3. Elektrostaatiline väli. Elektrivälja tugevus. Põllujooned.

11.4. Elektriline dipool

11.5. Pingevektori vool. Ostrogradski-Gaussi teoreem

11.6. Elektrostaatilise välja töö sunnib laenguid liigutama.

11.6. potentsiaal. Potentsiaalne erinevus. Punktlaengu, dipooli, kera potentsiaal.

11.7. Elektrivälja tugevuse ja potentsiaali seos

11.8. Dielektrikute tüübid. Dielektrikute polarisatsioon.

11.9. Ostrogradski-Gaussi teoreem välja kohta dielektrikus. Vektorite vaheline seos - nihe, - pinge ja - polarisatsioon

11.10. Elektrijuhid elektrostaatilises väljas

11.11. Juht välises elektrostaatilises väljas. Elektriline võimsus

11.12. Laetud juhi, juhtmesüsteemi ja kondensaatori energia

Loeng nr 12

12.1. Elektrivool. Voolutugevus ja tihedus.

12.3. Ohmi seadus ahela homogeense lõigu jaoks. Juhi takistus.

12.4. Ohmi seadus vooluringi ebaühtlase lõigu jaoks

12.5. Joule-Lenzi seadus. Töö ja praegune võimsus.

12.6. Kirchhoffi reeglid

Loeng nr 13

13.1. Klassikaline metallide elektrijuhtivuse teooria

13.2. Termoemissioon. Elektrivool vaakumis.

13.3. Elektrivool gaasides. Gaasiheite tüübid.

Isemajandav gaasilahendus ja selle liigid

Loeng nr 14

14.1. Magnetväli. Voolude magnetiline vastastikmõju. Ampere'i seadus. Magnetilise induktsiooni vektor.

14.2. Biot-Savart-Laplace'i seadus. Sirgjooneliste ja ringvoolude magnetväli.

14.3. Magnetinduktsiooni vektori tsirkulatsioon. Solenoid- ja toroidväli

14.4. Magnetvoog. Gaussi teoreem

14.5. Juhi ja raami liigutamise töö vooluga magnetväljas

14.6. Magnetvälja mõju liikuvale laengule. Lorentzi jõud

14.7. Magnetväli aines. Magnetiseerimine ja magnetvälja tugevus.

14.8. Aine magnetvälja koguvooluseadus

14.9. Magnetite tüübid

15. loeng

15.1. Elektromagnetilise induktsiooni nähtus.

15.2. Eneseinduktsiooni nähtus

15.3. Magnetvälja energia

15.4. Maxwelli elektromagnetiline teooria.

1) Maxwelli esimene võrrand

2) Segamisvool. Maxwelli teine ​​võrrand

3) Maxwelli kolmas ja neljas võrrand

4) Maxwelli võrrandite täielik süsteem diferentsiaalkujul

15.5. AC

Loeng nr 16

16.1. Geomeetrilise optika põhiseadused. Täielik sisemine valguse peegeldus.

16.2. Valguse peegeldumine ja murdumine sfäärilisel pinnal. Objektiivid.

16.3. Fotomeetrilised põhisuurused ja nende ühikud

17.1. Valguse häired. Valguslainete koherentsus ja monokromaatilisus. Kiirte optilise tee pikkus ja optilise tee erinevus.

17.2. Meetodid interferentsimustrite saamiseks.

17.3. Häired õhukeste kilede töös.

17.4. Optika kate

17.5. Valguse difraktsioon ja selle vaatlustingimused. Huygensi-Fresneli põhimõte. Difraktsioonivõre. Difraktsioon ruumilise võre abil. Wulff-Braggi valem

17.6. Fresneli difraktsioon kõige lihtsamatest takistustest.

17.7. Difraktsioon paralleelsetes kiirtes (Fraunhoferi difraktsioon)

17.8. Difraktsioon ruumiliste võretega. Wolfe-Braggi valem.

17.9. Valguse polarisatsioon. Looduslik ja polariseeritud valgus.

17.10. Valguse polariseerumine peegelduse ja murdumise ajal. Brewsteri seadus.

17.11 Polarisatsioon kahemurdmise ajal.

17.12. Polarisatsioonitasandi pöörlemine.

17.13. Valguse hajumine. Valguse neeldumine (absorptsioon).

Loeng nr 18

18.1. Kiirguse kvantloomus. Soojuskiirgus ja selle omadused. Kirchhoffi seadus. Stefan-Boltzmanni ja Viini seadused.

18.2.Fotoelektrilise efekti tüübid. Välise fotoelektrilise efekti seadused. Einsteini võrrand fotoelektrilise efekti jaoks.

18.3. Footoni mass ja impulss. Kerge surve. Comptoni efekt.

Loeng nr 19

19.2 Vesiniku aatomi joonspekter.

19.3. Bohri postulaadid. Franki ja Hertzi katsed.

Loeng nr 20

20.1.Aatomituum.

20.2.Tuumajõud.

20.3. Tuuma sidumisenergia. Massiline defekt.

20.4. Tuuma lõhustumise reaktsioonid.

2.5. Termotuumasüntees.

20.6.Radioaktiivsus. Radioaktiivse lagunemise seadus.

Iseseisev töögraafik

Laboratoorsete ja praktiliste tundide ajakava

Mehaanikakollokviumi ettevalmistamiseks vajalike küsimuste loetelu

Valemid

Definitsioonid

Küsimused eksamiks

Laboritööde reeglid ja näidis

17.2. Meetodid interferentsimustrite saamiseks.

Häiremustrite saamiseks on mitu võimalust: Youngi meetod, Fresneli peeglid, Fresneli biprisma jne. Vaatame lähemalt Jungi meetodit.

Komplekti allikaks on eredalt valgustatud vahe S(joon. 17.3), millest valguslaine langeb kahele kitsale võrdsel kaugusel asuvale pilule ja , paralleelsed pilud S. Seega mängivad pilud sidusate allikate rolli. Häiremustrit jälgitakse ekraanil ( E), mis asub piludest mõnel kaugusel Ja . Selles sõnastuses tegi Jung esimese sekkumise tähelepaneku.

17.3. Häired õhukeste kilede töös.

Püsiva paksusega plaat. Kui valguslaine langeb õhukesele läbipaistvale plaadile (või kilele), toimub peegeldus plaadi mõlemalt pinnalt. Tulemuseks on kaks valguslainet, mis teatud tingimustel võivad segada.

Laske tasapinnaline valguslaine (paralleelne valgusvihk) langeda läbipaistvale tasapinnalise paralleelse plaadi peale (joon. 17.4). Peegelduse tulemusena plaadi pindadelt naaseb osa valgusest algsesse keskkonda.

Kaks kiirt saabuvad mis tahes punkti P, mis asub allikaga samal küljel plaadil. Need kiired moodustavad interferentsmustri.

Triipude tüübi määramiseks võite ette kujutada, et kiired väljuvad virtuaalsetest piltidest S 1 ja S 2 allikat S, mis on loodud plaadi pindade poolt. Plaadiga paralleelsel kaugekraanil on interferentsäärid kontsentriliste rõngaste kujul, mille keskpunktid on allikat läbiva plaadiga risti S. See kogemus seab allika suurusele vähem ranged nõuded S kui eespool käsitletud katsed. Seetõttu on võimalik nagu S kasutage elavhõbedalampi ilma lisaekraanita väikese auguga, mis tagab olulise valgusvoo. Vilgukivist lehte (0,03 - 0,05 mm paksune) kasutades saate otse auditooriumi lakke ja seintele ereda interferentsimustri. Mida õhem plaat, seda suurem on interferentsi mustri skaala, s.t. suurem kaugus triipude vahel.

Võrdse kaldega triibud. Eriti oluline on tasapinnalise paralleelse plaadi kahelt pinnalt peegelduva valguse interferentsi erijuhtum, kui vaatluspunkt P on lõpmatuses, st. vaatlemine toimub kas lõpmatuseni kohandatud silmaga või kogumisläätse fookustasandil asuval ekraanil (joonis 17.5).

Sel juhul tulevad mõlemad kiired S To P, mille tekitab üks langev kiir ja pärast peegeldumist plaadi esi- ja tagapinnalt on üksteisega paralleelsed. Optilise tee erinevus nende vahel punktis P sama mis võrgus DC:

Siin n– plaatmaterjali murdumisnäitaja. Eeldatakse, et plaadi kohal on õhku, s.t. . Sest
,
(h- plaadi paksus, Ja – langemis- ja murdumisnurgad ülaosas;
), siis saame teeerinevuse jaoks

Arvestada tuleb ka sellega, et kui laine peegeldub plaadi ülemiselt pinnalt, siis Fresneli valemite kohaselt muutub selle faas π võrra. Seetõttu volditud lainete faaside erinevus δ punktis P on võrdne:

,

Kus – lainepikkus vaakumis.

Viimase valemi järgi paiknevad heledad triibud kohtades, mille jaoks
, Kus m – sekkumise järjekord. Sellele interferentsijärjekorrale vastav riba on põhjustatud plaadile väga kindla nurga α all langevast valgusest. Seetõttu nimetatakse selliseid triipe sekkuminevõrdse kaldega triibud. Kui objektiivi telg asetseb plaadiga risti, on ääred kontsentriliste rõngaste kujul, mille keskpunkt on fookuses, ja pildi keskel on häirete järjekord maksimaalne.

Võrdse kaldega triipe on võimalik saada mitte ainult peegeldunud valguses, vaid ka läbi plaadi edastatavas valguses. Sel juhul läbib üks kiirtest otse ja teine ​​pärast kahte peegeldust plaadi siseküljel. Triipude nähtavus on aga madal.

Võrdse kaldega ribade vaatlemiseks on tasapinnalise paralleelse plaadi asemel mugav kasutada Michelsoni interferomeeter (joonis 17.6). Vaatleme Michelsoni interferomeetri vooluringi: z1 ja z2 on peeglid. Poolläbipaistev peegel on hõbetatud ja jagab kiire kaheks osaks - kiirteks 1 ja 2. Kiir 1, mis peegeldub z1-st ja möödub, annab ja kiir 2, mis peegeldub z2-st ja kaugemal, annab. Plaadid on suuruselt identsed. Need on paigaldatud teise tala tee erinevuse kompenseerimiseks. Kiired on koherentsed ja segavad.

Võrdse paksusega triibud (kiilu segamine). Uurisime interferentskatseid, milles allikast lähtuva valguslaine amplituudi jagunemine toimus osalise peegelduse tulemusena tasapinnalise paralleelse plaadi pindadel. Laiendatud allikaga lokaliseeritud ribasid võib täheldada ka muudel tingimustel. Selgub, et piisavalt õhukese plaadi või kile (mille pinnad ei pea olema paralleelsed ja üldiselt tasased) puhul võib jälgida peegeldava pinna lähedale lokaliseeritud interferentsimustrit. Nendel tingimustel ilmuvaid ribasid nimetatakse võrdse paksusega triibud . Valges valguses on interferentsäärid värvilised. Seetõttu nimetatakse seda nähtust õhukeste kilede värvid. Seda on lihtne jälgida seebimullidel, veepinnal hõljuvatel õhukestel õli- või bensiinikiledel, metallide kõvastumisel pinnale tekkivatel oksiidikiledel jne.

Vaatleme muutuva paksusega plaatidelt saadud interferentsimustrit (kiilust).

Kiilu ülemiselt ja alumiselt piirilt peegelduva valguslaine levimissuunad ei lange kokku (joon. 17.7). Peegeldunud ja murdunud kiired kohtuvad, seega saab kiilult peegelduvat interferentsimustrit jälgida ilma läätse kasutamata, kui ekraan on paigutatud kiirte ristumispunktide tasapinnale (silma lääts on paigutatud soovitud tasapinnale) .

Häireid täheldatakse ainult kiilu 2. piirkonnas, kuna 1. piirkonnas on optilise tee erinevus suurem kui koherentsuse pikkus.

Häirete tulemus punktides ja ekraan määratakse tuntud valemiga ,asendades sellega kile paksuse kiire langemispunktis ( või ). Tuli peab olema paralleelne (): kui kaks parameetrit muutuvad samaaegselt b ja α, siis stabiilset interferentsimustrit ei esine.

Kuna kiilu erinevatest osadest peegelduvate kiirte teekonna erinevus on ebavõrdne, ekraani valgustus on ebaühtlane, ekraanil on tumedad ja heledad triibud (või valge valgusega valgustamisel värvilised, nagu näidatud joonisel). joonisel 17.8). Kõik need triibud tekivad sama paksusega kiilu osadelt peegeldumise tulemusena, mistõttu neid nimetatakse võrdse paksusega triibud .

Newtoni sõrmused. Joonisel 17.9 on kujutatud raam, millesse on kinnitatud kaks klaasplaati. Üks neist on kergelt kumer, nii et plaadid puudutavad mingil hetkel teineteist. Ja siinkohal täheldatakse midagi kummalist: selle ümber ilmuvad rõngad. Keskel pole need peaaegu värvilised, veidi kaugemal säravad kõik vikerkaarevärvid ja serva poole kaotavad nad värviküllastuse, tuhmuvad ja kaovad.

Nii näeb 17. sajandil välja eksperiment, mis pani aluse kaasaegsele optikale. Newton uuris seda nähtust üksikasjalikult, avastas mustreid rõngaste paigutuses ja värvides ning selgitas neid ka valguse korpuskulaarteooria põhjal.

Sõrmusvõrdse paksusega ribad , mida täheldatakse väikese kumerusega läätse kumera sfäärilise pinna ja kokkupuutuva tasapinnalise klaaspinna vahelises õhuvahes, nimetatakseNewtoni sõrmused .

Rõngaste ühine keskpunkt asub kokkupuutepunktis. Peegeldunud valguses on keskpunkt tume, kuna kui õhupilu paksus on palju väiksem kui lainepikkus , on segavate lainete faaside erinevus tingitud peegeldustingimuste erinevusest kahel pinnal ja on lähedane π-le. . Paksus hõhuvahe on seotud kaugusega r puutepunktini:

.

Siin kasutatud tingimus on
. Kui vaadeldakse mööda tavalist, vastavad tumedad triibud, nagu juba märgitud, paksusele
, nii raadiuse jaoks m saame tumeda rõnga

(m = 0, 1, 2, …).

Kui objektiivi liigutatakse järk-järgult klaaspinnast eemale, tõmbuvad interferentsrõngad keskpunkti poole. Kauguse suurenedes omandab pilt sama kuju, kuna iga rõnga koha hõivab järgmise järjekorra rõngas. Newtoni rõngaid kasutades, nagu Youngi katses, on suhteliselt lihtsate vahenditega võimalik ligikaudselt määrata valguse lainepikkust.

Niisiis, võrdse kaldega triibud mis saadakse püsiva paksusega plaadi valgustamisega hajutatud valgus, mis sisaldab eri suundadega kiiri. Võrdse paksusega triibud mida täheldatakse muutuva paksusega plaadi valgustamisel(kiil) paralleelne valgusvihk. Võrdse paksusega triibud paiknevad plaadi lähedal.

"

HÄIREMUSTER

HÄIREMUSTER

Kõrgemate alade regulaarne vaheldumine ja alla. valguse intensiivsus, mis tuleneb koherentsete valguskiirte superpositsioonist, st nendevahelise konstantse (või korrapäraselt muutuva) faasierinevuse tingimustes (vt VALGUSE INTERFERENTS). Sfäärilise jaoks Max intensiivsust täheldatakse faasierinevuse korral, mis on võrdne paarisarvu poollainetega, ja minimaalset intensiivsust vaadeldakse faasierinevuse korral, mis on võrdne paaritu arvu poollainetega. (Vt VÕRDSE PAKSUUSE TRIIBUD).

Füüsiline entsüklopeediline sõnastik. - M.: Nõukogude entsüklopeedia. Peatoimetaja A. M. Prohhorov. 1983 .

Vaadake, mis on "HÄIRESTUSPILT" teistes sõnaraamatutes:

interferentsi muster- Häiretest tuleneva valguse intensiivsuse jaotus kohas, kus seda vaadeldakse. [Soovitatud terminite kogu. Väljaanne 79. Füüsiline optika. NSVL Teaduste Akadeemia. Teadusliku ja tehnilise terminoloogia komitee. 1970] Teemad… …

interferentsi muster- interferentsi pildi staatus T ala fizika vastavusmenys: engl. ääremuster; häirekuju; häirepilt vok. Interferenzbild, n rus. interferentsi muster, f pranc. pilt d'interferences, f; image interferentielle, f … Fizikos terminų žodynas

difraktsioonimuster- interferentsmuster, mis tuleneb optiliste ebahomogeensuste tõttu hajutatud valguse interferentsist. [Soovitatud terminite kogu. Väljaanne 79. Füüsiline optika. NSVL Teaduste Akadeemia. Teadusliku ja tehnilise terminoloogia komitee. 1970]…… Tehniline tõlkija juhend

- (kreekakeelsest sõnast hólos all, täielik ja...graafika) meetod objektist kolmemõõtmelise kujutise saamiseks, mis põhineb lainehäiretel. G. idee väljendas esmakordselt D. Gabor (Suurbritannia, 1948), kuid meetodi tehniline teostus osutus... ...

Mõõteseade, mis kasutab lainehäireid. Heli- ja elektromagnetlainete jaoks on signaalid: optilised (ultraviolett-, nähtavad ja infrapuna piirkonnad spekter) ja erineva pikkusega raadiolained. Olen kasutatud...... Suur Nõukogude entsüklopeedia

Valguse interferents Youngi eksperiment Valguse interferents on valguse intensiivsuse ümberjaotumine mitme koherentse valguslainete superpositsiooni (superpositsiooni) tulemusena. Selle nähtusega kaasneb vahelduv ma... Wikipedia

Entsüklopeedia "Lennundus"

häirete uurimise meetod- Riis. 1. Paigalduse skemaatiline diagramm. Häirete uurimismeetod on üks peamisi optilisi meetodeid voogude uurimiseks. Omadused I.M.I.: a) kahe koherentse ... ... kasutamine häireseadmetes Entsüklopeedia "Lennundus"

Füüsika haru, mis käsitleb kõiki valgusega seotud nähtusi, sealhulgas infrapuna- ja ultraviolettkiirgust (vt ka FOTOMEETRIA; ELEKTROMAGNETKIIRGUS). GEOMEETRILINE OPTIKA Geomeetriline optika põhineb... ... Collieri entsüklopeedia

See artikkel käsitleb häireid füüsikas. Vt ka Häired ja Valguse häired Häiremuster suur kogus ringikujulised koherentsed lained, olenevalt lainepikkusest ja allikatevahelisest kaugusest Lainete interferents on vastastikune ... Wikipedia

Vaatleme ja kirjeldame harmooniliste lainete interferentsimustrit.

Olgu allikad S t ja S 2 koherentsed ja saadud ühel loetletud meetoditest.

Vaatleme kahte silindrilist koherentset valguslainet, mis lähtuvad allikatest S t ja S 2, millel on paralleelsed õhukesed helendavad niidid või kitsad pilud (joonis 5.4). Piirkonda, kus need lained kattuvad, nimetatakse interferentsiväljaks. Kogu sellel alal vahelduvad maksimaalse ja minimaalse valguse intensiivsusega kohad. Kui ekraan asetatakse häireväljale, on sellel nähtav häiremuster, mis on vahelduvate heledate ja tumedate triipude kujul. Arvutame nende triipude laiuse eeldusel, et ekraan on paralleelne allikaid S 1 ja S 2 läbiva tasapinnaga. Punkti asukohta ekraanil iseloomustatakse x-koordinaadiga, mõõdetuna joontega S 1 ja S 2 risti olevas suunas. Valime lähtepunkti punktis O, mille suhtes on S 1 ja S 2. paikneb sümmeetriliselt. Arvestame, et allikad on samas faasis võnkuvad. Jooniselt fig. 5.4 on selge, et

Seega

Allpool selgitatakse, et märgatava interferentsimustri saamiseks peab allikate d vaheline kaugus olema oluliselt väiksem kui kaugus ekraanist l. Kaugus x, mille piires tekivad interferentsiääred, on samuti oluliselt väiksem kui l. Nendel tingimustel võime siis panna

Korrutades s 2 -s 1 keskkonna n murdumisnäitajaga, saame optilise tee erinevuse

Selle tee erinevuse väärtuse asendamine maksimaalse tingimusega

annab, et intensiivsuse maksimume täheldatakse x väärtustel, mis on võrdsed

Siin on lainepikkus keskkonnas, mis täidab ruumi allikate ja ekraani vahel.

Väärtuse (5.1) asendamine tingimusega

saame intensiivsuse miinimumide koordinaadid:

Nimetame kahe kõrvuti asetseva intensiivsuse maksimumi vahelist kaugust interferentsi servade vaheliseks kauguseks ja külgnevate intensiivsuse miinimumide vahelist kaugust interferentsi ääre laiuseks. Valemitest (5.2) ja (5.3) järeldub, et triipude vaheline kaugus ja riba laius on sama väärtusega, võrdne

Valemi (5.4) kohaselt suureneb triipude vaheline kaugus, kui allikate vaheline kaugus d väheneb. Kui d on võrreldav l-ga, oleks triipude vaheline kaugus samas suurusjärgus kui l, st see oleks mitu kümnendikku mikronist. Sel juhul oleks üksikud triibud täiesti eristamatud. Häiremustri selgekssaamiseks peab olema täidetud eelpool nimetatud tingimus: d<

Kui ühest allikast lähtuv valgus jagatakse teatud viisil, näiteks kaheks kiireks, ja asetatakse seejärel üksteise peale, muutub kiirte superpositsioonipiirkonna intensiivsus ühest punktist teise. Sel juhul saavutatakse teatud punktides maksimaalne intensiivsus, mis on suurem kui nende kahe kiire intensiivsuse summa, ja miinimum, kus intensiivsus on null. Seda nähtust nimetatakse valguse interferentsiks. Kui roomavad valguskiired on rangelt monokromaatilised, siis esineb alati interferentsi. See muidugi ei kehti tõeliste valgusallikate kohta, kuna need ei ole rangelt ühevärvilised. Loodusliku valgusallika amplituud ja faas alluvad pidevatele kõikumistele ning need toimuvad väga kiiresti, nii et inimsilm või primitiivne füüsiline detektor ei suuda neid muutusi tuvastada. Erinevatest allikatest pärinevates valguskiirtes on kõikumised täiesti sõltumatud. Kui sellised interferentsiallikad asetsevad üksteise peale, siis häireid ei täheldata, summaarne intensiivsus on võrdne üksikute valguskiirte intensiivsuste summaga.

Meetodid segavate valguskiirte tekitamiseks

Häirivate valgusvihkude tekitamiseks on kaks üldist meetodit. Need meetodid on interferomeetrias kasutatavate seadmete klassifitseerimise aluseks.

Neist esimeses jaotub valgusvihk üksteise lähedal asuvate aukude läbimisel. Seda meetodit nimetatakse lainefrondi jagamise meetodiks. Seda saab kasutada ainult väikeste valgusallikate kasutamisel.

Esimese eksperimentaalse seadistuse valguse interferentsi demonstreerimiseks tegi Young. Tema katses langes monokromaatilisest punktallikast tulev valgus läbipaistmatu ekraani kahele väikesele augule, mis asusid üksteise lähedal, valgusallikast võrdsel kaugusel. Need ekraani augud muutusid sekundaarseteks valgusallikateks, millest lähtuvaid valguskiire võis pidada koherentseks. Nende sekundaarsete allikate valguskiired kattuvad ja nende kattumise piirkonnas täheldatakse interferentsimustrit. Häiremuster koosneb heledate ja tumedate ribade kogumist, mida nimetatakse interferentsäärideks. Need on üksteisest võrdselt paigutatud ja suunatud sekundaarseid valgusallikaid ühendava joone suhtes täisnurga all. Sekundaarsetest allikatest pärinevate lahknevate kiirte kattumise piirkonna mis tahes tasapinnal võib täheldada häireid. Selliseid häirepiirkondi nimetatakse lokaliseerimata.

Teise meetodi puhul jagatakse valguskiir ühe või mitme pinna abil, mis osaliselt peegeldavad ja osaliselt läbivad valgust. Seda meetodit nimetatakse amplituudi jagamise meetodiks. Seda saab kasutada laiendatud allikate jaoks. Selle eeliseks on see, et selle abil saavutatakse suurem intensiivsus kui esijaotuse meetod.

Amplituudi jagamisel saadava interferentsi mustri võib saada, kui läbipaistvast materjalist paralleelset tasapinnalist plaati valgustatakse kvaasi-monokromaatilise valguse punktallika valgusega. Sel juhul saabuvad kaks kiirt mis tahes punkti, mis asub valgusallikaga samal küljel. Osa neist peegeldus plaadi ülemiselt, teine ​​selle alumiselt pinnalt. Peegeldunud kiired segavad ja moodustavad interferentsmustri. Sel juhul on plaadiga paralleelsete tasapindade triibud rõngakujulised, mille telg on plaadi suhtes normaalne. Selliste rõngaste nähtavus väheneb, kui valgusallika suurus suureneb. Kui vaatluspunkt on lõpmatuses, siis vaadeldakse silmaga, mis on kohandatud lõpmatusega või teleskoobi läätse fookustasandil. Plaadi ülemiselt ja alumiselt pinnalt peegelduvad kiired on paralleelsed. Triipe, mis tulenevad filmile samade nurkade all langevate kiirte interferentsist, nimetatakse võrdse kaldega triipudeks. (Lisateabe saamiseks tasapinnalise paralleelse plaadi häirete kohta vaadake jaotist "Hiired õhukeste kilede korral")

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

Harjutus	Mis on teise ereda triibu asend Youngi katses, kui pilude vaheline kaugus on b, kaugus piludest ekraanini on l. Pilusid valgustatakse monokromaatilise valgusega, mille lainepikkus on võrdne .
Lahendus	Kujutagem valguse olukorda, mis liigub aukudest ( ja ) ekraanile Youngi katses (joonis 1). Ekraan on paralleelne tasapinnaga, milles augud asuvad. Kiirte teekonna erinevuse leiame joonise 1 põhjal: Maksimaalne tingimus segavate valguskiirte jaoks (vt jaotist "Valguse häired"): Vastavalt ülesande tingimustele huvitab meid teise interferentsiääre asukoht, seega: . Rakendades avaldisi (1.1) ja (1.2), saame: Avaldame valemist (1.3):
Vastus	m

NÄIDE 2

Harjutus	Youngi katses asetati sekundaarsest allikast lähtuva kiirte teele õhuke klaasplaat murdumisnäitajaga n selle kiirega risti. Sel juhul nihkus keskne maksimum asendisse, kus varem oli maksimaalne arv m. Kui suur on plaadi paksus, kui valguse lainepikkus on ?
Lahendus	Kiirte teekonna erinevus plaadi juuresolekul, võttes arvesse, et kiir langeb plaadile normaalselt, kirjutame järgmiselt:

Igas punktis annavad kaks ruumis levivat lainet oma võnkumiste geomeetrilise summa. Seda põhimõtet nimetatakse laine superpositsiooniks. Seda seadust järgitakse uskumatu täpsusega. Kuid harvadel juhtudel võib seda ignoreerida. See kehtib olukordade kohta, kus lained levivad keerulises keskkonnas, kui nende intensiivsus (amplituud) muutub väga suureks. See põhimõte tähendab, et teatud arvule elektromagnetlainetele, mis levivad teatud keskkonnas, reageerib keskkond ise väga spetsiifiliselt – ta reageerib ainult ühele lainele, nagu teisi läheduses polekski. Matemaatiliselt tähendab see, et mis tahes punktis valitud keskkonnas on elektromagnetvälja tugevus ja induktsioon võrdne kõigi kombineeritud väljade magnetiliste induktsioonide ja intensiivsuse vektori summaga. Elektromagnetlainete superpositsiooni põhimõttest tulenevalt tekivad sellised nähtused nagu valguse difraktsioon ja interferents. Nad on huvitavad füüsilisest küljest, lisaks hämmastab oma ilu.

Mis on interferents?

Seda nähtust saab käsitleda ainult eritingimustel. Valguse interferents on üksteisega vahelduvate nõrgenemis- ja tugevnemisribade moodustumine. Üheks oluliseks tingimuseks on elektromagnetlainete (valguskiirte) superpositsioon üksteisele ja nende arv peaks olema kaks või rohkem. Seisulaine on erijuhtum. Tuleb märkida, et häired on puhtalt laineefekt, mis ei kehti ainult valguse puhul. Peegeldunud või langeval lainel superpositsioonil tekkivas seisulaines vaadeldakse intensiivsuse maksimume (antinood) ja miinimumi (sõlmed), mis vahelduvad üksteisega.

Põhitingimused

Lainete interferents tuleneb nende koherentsusest. Mida see termin tähendab? Koherentsus on lainete konsistents faasis. Kui kaks lainet, mis pärinevad erinevatest allikatest, asetatakse üksteise peale, muutuvad nende faasid juhuslikult. Valguslained on aatomite kiirguse tagajärg, nii et igaüks neist on tohutu hulga komponentide superpositsiooni tulemus.

Miinimumid ja maksimumid

Ruumi kogulainete "õigete" võimenduste ja sumbumiste ilmnemiseks on vajalik, et lisatud komponendid üksteist valitud punktis tühistaksid. See tähendab, et pikka aega peaksid elektromagnetlained olema antifaasis, et faaside erinevus jääks alati samaks. Maksimum ilmub siis, kui komponentlained on samas faasis, st kui neid võimendatakse. Valguse interferentsi täheldatakse konstantse faasierinevuse tingimustes antud punktis. Ja selliseid laineid nimetatakse koherentseteks.

Looduslikud allikad

Millal võib täheldada sellist nähtust nagu valguse interferents? Looduslikest allikatest eralduvad elektromagnetlained on ebajärjekindlad, kuna need on juhuslikult loodud erinevate aatomite poolt, mis on tavaliselt üksteisega täiesti kooskõlas. Iga aatomi poolt eralduv üksiklaine on siinuslaine segment, mis on iseendaga absoluutselt koherentne. Seega on vaja jagada üks valguse voog, mis tuleb allikast, kaheks või enamaks kiireks ja seejärel asetada saadud kiired üksteise peale. Sel juhul saame jälgida sellise nähtuse nagu valguse interferents miinimumi ja maksimume.

Vaatluslainete kattumine

Nagu eespool mainitud, on valguse interferents väga lai mõiste, mille puhul valguskiirte liitmise tulemus ei ole intensiivsuselt võrdne üksikute kiirte intensiivsusega. Selle nähtuse tulemusena toimub ruumis energia ümberjaotumine – kujunevad just need miinimumid ja maksimumid. Seetõttu on interferentsmuster lihtsalt tumedate ja heledate triipude vaheldumine. Kui kasutate valget valgust, on triibud värvitud erinevates värvides. Millal aga puutume igapäevaelus kokku valguse segamisega? Seda juhtub üsna sageli. Selle ilminguteks on õliplekid asfaldil, seebimullid oma sillerdavate varjunditega, valguse mäng karastatud metalli pinnal ja mustrid kiili tiibadel. See kõik on õhukeste kilede valguse interferents. Tegelikkuses pole selle efekti jälgimine nii lihtne, kui võib tunduda. Kui põlevad kaks täiesti identset lampi, siis nende intensiivsused liidetakse. Aga miks puudub häireefekt? Vastus sellele küsimusele peitub kõige olulisema tingimuse - laine koherentsuse - sellise superpositsiooni puudumises.

Fresneli biprisma

Häiremustri saamiseks võtame allika, milleks on kitsas valgustatud pilu, mis on paigaldatud paralleelselt biprisma enda servaga. Sellest tulev laine hargneb biprisma poolte murdumise tõttu ja jõuab ekraanile kahel erineval viisil, see tähendab, et sellel on teeerinevus. Ekraanil selle selles osas, kus biprisma poolte valguskiired kattuvad, ilmuvad vaheldumisi tumedad ja heledad triibud. Löögivahe on teatud põhjustel piiratud. Igas kiirgusaktis vabastab aatom nn lainejada (elektromagnetlainete süsteem), mis levib ruumis ja ajas, säilitades selle sinusoidsuse. Selle rongi kestust piiravad aatomis oleva osakese (elektroni) loomulike vibratsioonide summutamine ja selle aatomi kokkupõrked teistega. Kui lasta valget valgust läbi biprisma, on näha värvihäireid, nagu juhtus õhukeste kilede puhul. Kui valgus on ühevärviline (kaarlahendus mõnes gaasis), on interferentsmustriks lihtsalt heledad ja tumedad triibud. See tähendab, et erinevate värvide lainepikkused on erinevad, see tähendab, et valgus on erinevat värvi ja seda iseloomustab lainepikkuste erinevus.

Kattuvate lainete saamine

Ideaalne valgusallikas on laser (kvantgeneraator), mis on oma olemuselt koherentne stimuleeritud kiirguse allikas. Koherentse laserrongi pikkus võib ulatuda tuhandete kilomeetriteni. Just tänu kvantgeneraatoritele lõid teadlased terve kaasaegse optika valdkonna, mida nad nimetasid koherentseks. See füüsikaharu on tehniliste ja teoreetiliste saavutuste poolest uskumatult paljulubav.

Mõju rakendusvaldkonnad

Laiemas tähenduses on mõiste "valguse interferents" energiavoo ja selle kiirgusseisundi (polarisatsiooni) moduleerimine ruumis mitme elektromagnetlainete (kahe või enama) ristumispiirkonnas. Aga kus seda efekti kasutatakse? Valgushäirete kasutamine on võimalik väga erinevates tehnoloogia- ja tööstusvaldkondades. Näiteks kasutatakse seda nähtust töödeldud toodete pindade ning osade mehaaniliste ja termiliste pingete täppiskontrolliks ning erinevate objektide mahtude mõõtmiseks. Valguse interferents on leidnud rakendust ka mikroskoopias, infrapuna- ja optilises spektroskoopias. See nähtus on kaasaegse kolmemõõtmelise holograafia ja aktiivse Ramani spektroskoopia aluseks. Häireid, nagu näidetest näha, kasutatakse peamiselt suure täpsusega mõõtmiseks ja murdumisnäitajate arvutamiseks erinevates keskkondades.