Interferometrlar va ularning qo'llanilishi. Rayleigh interferometri yordamida eritmalar konsentratsiyasini aniqlash Va sizni qiziqtirishi mumkin bo'lgan boshqa ishlar
Rayleigh interferometri
REYLEIGH INTERFEROMETRE (interferentsiya refraktometri) - ikkita parallel tirqishdagi yorug'lik diffraktsiyasi fenomeniga asoslangan sinishi ko'rsatkichlarini o'lchash uchun interferometr. Rayleigh Interferometer diagrammasi (10-rasm) vertikal va gorizontal proyeksiyalarda keltirilgan.
Kichkina kenglikdagi S yorqin yoritilgan yoriq O 1 linzalarining fokus tekisligida joylashgan yorug'lik manbai bo'lib xizmat qiladi. O 1 dan chiqadigan parallel nurlar dastasi o'rganilayotgan gazlar yoki suyuqliklar kiritiladigan ikkita parallel tirqish va R 1 va R 2 trubkalari bo'lgan D diafragma orqali o'tadi. Naychalar bir xil uzunlikka ega va O 1 va teleskop linzalari O 2 orasidagi bo'shliqning faqat yuqori yarmini egallaydi. Diafragmaning D yoriqlarida diffraksion nurlanishning interferensiyasi natijasida linzaning fokus tekisligida O 2 tirqish S tasviri o‘rniga ikkita interferentsion chekka sistemasi hosil bo‘ladi, ular sxematik 10-rasmda ko‘rsatilgan. . Chiziqlarning yuqori tizimi R 1 va R 2 naychalari orqali o'tadigan nurlar, pastki tizim esa ularning yonidan o'tadigan nurlar orqali hosil bo'ladi. Qisqa fokusli silindrsimon okulyar O 3 yordamida interferentsial chekkalar kuzatiladi. R 1 va R 2 ga joylashtirilgan moddalarning sindirish ko'rsatkichlari n 1 va n 2 farqiga qarab, bantlarning yuqori tizimi u yoki bu tomonga siljiydi. Ushbu aralashtirishning kattaligini o'lchash orqali n 1 - n 2 ni hisoblash mumkin. Pastki chiziqlar tizimi statsionar bo'lib, yuqori tizimning harakatlari undan o'lchanadi. Yoriq S oq yorug'lik bilan yoritilganda, ikkala interferentsiya naqshlarining markaziy chiziqlari akromatik, ularning o'ng va chap tomonida joylashgan chiziqlar rangli bo'ladi. Bu markaziy chiziqlarni aniqlashni osonlashtiradi. Chiziqlarning yuqori tizimining harakatini o'lchash kompensator yordamida amalga oshiriladi, bu chiziqlar yuqori va pastki tizimlari birlashtirilgunga qadar R 1 va R 2 dan o'tadigan nurlar o'rtasida qo'shimcha fazalar farqini kiritadi. Rayleigh interferometri yordamida juda yuqori o'lchov aniqligiga 7 va hatto 8 kasrgacha erishiladi. Rayleigh interferometri havodagi, suvdagi kichik aralashmalarni aniqlash, shaxta va o'choq gazlarini tahlil qilish va boshqa maqsadlarda ishlatiladi.
Fabri-Perot interferometri
FABRY-PEROT INTERFEROMETER - ikki o'lchovli dispersiyaga va yuqori aniqlikka ega bo'lgan ko'p nurli interferentsion spektral qurilma. Radiatsiyani spektr va fotogrga fazoviy parchalanadigan qurilma sifatida ishlatiladi. ro'yxatga olish va fotoelektrik ro'yxatga olish bilan skanerlash qurilmasi sifatida. Fabry-Perot interferometri optik jihatdan bir hil shaffof materialning tekis-parallel qatlami bo'lib, aks ettiruvchi tekisliklar bilan cheklangan. Eng ko'p ishlatiladigan havo Fabry-Perot interferometri bir-biridan ma'lum d masofada joylashgan ikkita shisha yoki kvarts plitalardan iborat (11-rasm.). Yuqori aks ettiruvchi qoplamalar bir-biriga qaragan tekisliklarga qo'llaniladi (0,01 to'lqin uzunligi aniqligi bilan qilingan). Fabry-Perot interferometri kollimatorlar orasida joylashgan; Fabri-Perot interferometri uchun yorug'lik manbai bo'lib xizmat qiladigan kirish kollimatorining fokus tekisligiga yoritilgan diafragma o'rnatilgan. Fabri-Perot interferometrida ko'zgulardan ko'p marta aks etish va har bir ko'zgudan keyin qisman chiqish natijasida yuzaga kelgan tekislik to'lqini amplituda va faza jihatidan farq qiluvchi ko'p sonli tekis kogerent to'lqinlarga bo'linadi. Kogerent irodalarning amplitudasi geometrik progressiya qonuniga ko'ra kamayadi va ma'lum bir yo'nalishda harakatlanadigan har bir qo'shni kogerent irodalar jufti orasidagi yo'ldagi farq doimiy va tengdir.
Bu erda n - ko'zgular orasidagi muhitning sindirish ko'rsatkichi (havo uchun n=1) va nur va ko'zgularga nisbatan normal orasidagi burchak. Kogerent to'lqinlar chiqish kolimatorining linzalaridan o'tib, uning F fokus tekisligiga aralashadi va teng moyillikdagi halqalar shaklida fazoviy interferentsiya naqshini hosil qiladi (12-rasm). Interferentsiya naqshidagi intensivlik (yoritish) taqsimoti ifoda bilan tavsiflanadi
I =f k BTu/f 2 2,
Bu erda B - manbaning yorqinligi, f k - kollimator linzalarining o'tkazuvchanligi. y - eksenel parallel nurning ko'ndalang kesimi maydoni, f 2 - chiqish kollimator linzasining fokus uzunligi, T - Fabry-Perot interferometrining uzatish funktsiyasi.
T= T max (1+z 2 sin 2 k?) -1
Bu erda T max =, k = 2r/l
z = 2/(1- c), f, c va a - mos ravishda oynalarning o'tkazuvchanlik, aks ettirish va yutilish koeffitsientlari va f + c + a = 1.
Transmissiya funktsiyasi T va shuning uchun intensivlik taqsimoti keskin intensivlik maksimallari bilan tebranish xususiyatiga ega (13-rasm), uning holati shartdan aniqlanadi.
Bu erda m (butun) - spektrning tartibi, l - to'lqin uzunligi. Qo'shni maksimallar orasidagi o'rtada T funktsiyasining minimallari mavjud
Interferentsiya maksimallarining holati u burchakka va nurlarning ikkinchi shisha plastinkadan chiqishining teng burchagi h ga bog'liq bo'lganligi sababli, u holda interferentsiya shakli konsentrik halqalar shakliga ega (12-rasm), kirish diagrammasining geometrik tasviri hududida lokalizatsiya qilingan holatdan aniqlanadi (11-rasm).
Bu halqalarning radiusi tengdir, demak, m = const da r m va r o‘rtasida aniq bog‘liqlik mavjud va shuning uchun Fabri-Perot interferometri nurlanishning spektrga fazoviy parchalanishini hosil qiladi. Qo'shni halqalarning maksimallari orasidagi chiziqli masofa va bu halqalarning kengligi (13-rasm) radius ortishi bilan kamayadi, ya'ni r t ortishi bilan interferentsiya halqalari torayadi va zichroq bo'ladi. Halqalarning kengligi?r ham aks ettirish koeffitsienti c ga bog'liq va c ortishi bilan kamayadi.
Haqiqiy Fabri-Perot interferometrining yorqinligi teng aniqlikdagi diffraktsiya spektrometrining yorqinligidan bir necha yuz marta katta, bu uning afzalligi. Fabri-Perot interferometri yuqori ajralish kuchiga ega bo'lganligi sababli, juda kichik dispersiya hududiga ega, u bilan ishlashda o'rganilayotgan spektrning kengligi kichikroq bo'lishi uchun dastlabki monoxromatizatsiya zarur. Buning uchun ko'pincha Fabri-Perot interferometrini prizma yoki difraksion spektrograf bilan birlashtirib, Fabri-Perot interferometri va spektrografning dispersiya yo'nalishlari o'zaro perpendikulyar bo'lishi uchun kesishgan dispersiya asboblari qo'llaniladi. Ba'zan dispersiya maydonini oshirish uchun bir-birining orqasiga har xil masofada joylashgan ikkita Fabri-Perot interferometrlari tizimi ishlatiladi, shunda ularning nisbati d 1 / d 2 butun songa teng bo'ladi. Keyin dispersiya hududi "ingichkaroq" Fabry-Perot interferometri tomonidan aniqlanadi va ajralish kuchi "qalinroq" tomonidan aniqlanadi. Ikkita bir xil Fabry-Perot interferometrlarini o'rnatishda rezolyutsiya kuchi ortadi va interferentsiya naqshining kontrasti ortadi.
Fabri-Perot interferometrlari spektrning ultrabinafsha, ko'rinadigan va infraqizil hududlarida spektral chiziqlarning nozik va o'ta nozik strukturasini o'rganish, lazer nurlanishining rejim tuzilishini o'rganish va boshqalar uchun keng qo'llaniladi. Fabry-Perot interferometri shuningdek, lazerlardagi rezonator.
Rayleigh interferometr sxemasi
Rayleigh interferometri- yorug'likni manbadan ikki oqimga bo'luvchi, bir o'tishli ikki nurli interferometr, ular orasidagi fazalar farqi yorug'likni turli gazlar bilan to'ldirilgan ikkita bir xil kyuvettadan o'tkazish orqali hosil bo'ladi. U birinchi marta 1886 yilda lord Rayleigh tomonidan taklif qilingan. Gazlarning sindirish ko'rsatkichlarini aniqlash uchun ishlatiladi.
Sxematik diagramma
Manbadan keladigan yorug'lik linzalardan o'tadi, u parallel nurni va undan ikkita nurni (interferometr qo'llari) kesib tashlaydigan teshiklarni hosil qiladi. Har bir nur o'z hujayrasidan gaz bilan o'tadi. Zanjirning chiqishida ikkala nurni birlashtiradigan linza mavjud bo'lib, u o'z fokusida interferentsiya chekkalarini hosil qiladi.
O'lchovlar uchun kompensator qo'llardan biriga o'rnatiladi - masalan, shisha plastinka, uni aylantirish orqali siz qo'ldagi nurning optik yo'li uzunligini o'zgartirishingiz mumkin. Agar qo'llarning birida sinishi ko'rsatkichi teng bo'lsa n, keyin ikkinchi noma'lum sinishi ko'rsatkichi teng bo'ladi
n ′ = n + l 0 ℓ D m , (\displaystyle n"=n+(\frac (\lambda _(0))(\ell ))\Delta m,)Qayerda ℓ (\displaystyle \ell )- gazli kyuvetaning uzunligi; l 0 (\displaystyle \lambda _(0))- yorug'lik manbasining to'lqin uzunligi; D m (\displaystyle \Delta m)- interferentsiya tartibi (ma'lum bir nuqtada kesishgan interferentsiya chekkalari soni). Odatda o'rnatish parametrlari bilan - bir metr hujayra uzunligi, 550 nm to'lqin uzunligi va 1/40 interferentsiya tartibi - 10 -8 sinishi indeksining farqini o'lchash mumkin. Interferometrning sezgirligi hujayra uzunligi bilan belgilanadi. Uning maksimal uzunligi odatda haroratni nazorat qilishning texnik imkoniyatlari bilan belgilanadi, chunki termal
bu atmosferaga yaqin bosimdagi gazlarning sinishi indeksini aniq aniqlash uchun foydalanish imkonini beradi (bu bosimda mos keladigan sinishi ko'rsatkichi to'rtinchi yoki beshinchi kasrdagi birlikdan farq qiladi).Parallel yorug'lik nuri tekislik-parallel shisha plastinka M1 ustiga tushadi, uning orqa yuzasida metall oyna qo'llaniladi. Ikki aks ettirilgan nurlar plastinaning etarli qalinligida fazoviy ravishda ajratilgan bo'lib chiqadi va o'rganilayotgan gaz va mos ravishda etalon gaz bilan alohida ikkita kyuvetaga yo'naltiriladi ( n 1 va n 2). O'tkazilgan nurlar boshqa bir xil shisha plastinka M2 dan aks ettiriladi. Shunday qilib, har ikkala aks ettirilgan nurlar intensivligi bo'yicha teng bo'lib chiqadi va L linzalarining fokus tekisligida birlashadi. Natijada, ekranda E gorizontal chiziqlar interferentsiya naqshlari paydo bo'ladi. Bunday holda, ob'ektlarning nurlari yo'q bo'lganda. tarqalish bo'yicha sinishi ko'rsatkichlari bilan n 1 va n 2, interferentsiya naqshining nol maksimali tizim o'qida yotadi. Havo bosimi o'zgarganda, ekrandagi chiziqlar siljiydi.
| A |
| C |
| B |
Ushbu qurilma fan tarixida juda muhim rol o'ynadi. Uning yordami bilan, masalan, "dunyo efiri" ning yo'qligi isbotlangan.
Ob'ektivdan o'tuvchi S manbasidan parallel nurlar nuri shaffof plita P 1 ga tegib, u erda 1 va 2 nurlarga bo'linadi. M 1 va M 2 ko'zgulardan aks etgandan so'ng va P plitasidan qayta o'tib ketadi. 1, ikkala nur ham linzaga kiradi O. Optik zarba farqi DL= 2(AC - AB) = 2 l, Qayerda l- P 1 plitasidagi M 1 oynaning M 2 oynasi va virtual tasviri M¢ 1 orasidagi masofa. Shunday qilib, kuzatilgan interferentsiya sxemasi qalinlikdagi havo plitasidagi interferensiyaga teng l. Agar M 1 oynasi M¢ 1 va M 2 parallel bo'ladigan tarzda joylashtirilgan bo'lsa, u holda O linzalarining fokus tekisligida lokalizatsiya qilingan va konsentrik halqalar shakliga ega bo'lgan teng moyillikdagi chiziqlar hosil bo'ladi. Agar M 2 va M¢ 1 havo xanjarini tashkil qilsa, u holda M 2 M¢ 1 takoz tekisligida lokalizatsiya qilingan va parallel chiziqlarni ifodalovchi teng qalinlikdagi chiziqlar paydo bo'ladi.
Mishelson interferometri fizik o'lchovlar va texnik asboblarda keng qo'llaniladi. Uning yordami bilan birinchi marta yorug'lik to'lqin uzunligining mutlaq qiymati o'lchandi va yorug'lik tezligining Yer harakatidan mustaqilligi isbotlandi. Mishelson interferometrining ko'zgularidan birini harakatga keltirish orqali tushayotgan nurlanishning spektral tarkibini tahlil qilish mumkin. Furye spektrometrlari ushbu printsip asosida qurilgan va fizika masalalarini hal qilishda spektrning uzun to'lqinli infraqizil mintaqasi (50-1000 mikron) uchun ishlatiladi. qattiq, organik kimyo va polimerlar kimyosi, plazma diagnostikasi.
Mishelson interferometri 20-30 nm aniqlik bilan uzunliklarni o'lchash imkonini beradi. Qurilma bugungi kunda ham astronomik va fizik tadqiqotlarda, shuningdek, o'lchash texnologiyasida qo'llaniladi. Xususan, Mishelson interferometri zamonaviy lazer gravitatsion antennalarining optik dizayni asosida yotadi.
4. Mach-Zehnder interferometri .Aerodinamik jarayonlarning yirik tadqiqotchisi, avstriyalik fizik Ernst Mach zarba to'lqinlari va atrofdan oqayotgan havo oqimlarining zarba to'lqinlarini qayd qilish uchun keng nurli va ko'zgular orasidagi katta masofaga ega maxsus interferometrni yaratdi. turli jismlar. Zich oqimdagi havoning sindirish ko'rsatkichi buzilmagan muhitga qaraganda yuqori. Bu interferentsiya chiziqlari shaklida namoyon bo'ladi.
15-ma'ruza. Yorug'likning diffraksiyasi.
Gyuygens-Frenel printsipi. Frenel zonasi usuli. Vektor diagrammasi. Dumaloq teshik va aylana diskdan diffraktsiya. Yoriqdan Fraungofer diffraktsiyasi. To'lqin optikasidan geometrik optikaga yakuniy o'tish.
Diffraktsiya - bu yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishidan og'ish hodisasi, agar u sinish ko'rsatkichining fazoviy o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan yorug'lik nurlarining aks etishi, sinishi yoki egilishining oqibati bo'lmasa. Bunday holda, yorug'likning to'lqin uzunligi qanchalik kichik bo'lsa, geometrik optika qonunlaridan og'ish shunchalik kichik bo'ladi.
Izoh. Diffraktsiya va interferentsiya o'rtasida hech qanday asosiy farq yo'q. Ikkala hodisa ham to'lqin superpozitsiyasi natijasida yorug'lik oqimining qayta taqsimlanishi bilan birga keladi.
Yorug'likning teshikli shaffof bo'lmagan qismga tushishi diffraktsiyaga misol bo'ladi. Bunday holda, geometrik soyaning chegarasi hududida bo'linish orqasidagi ekranda diffraktsiya naqshlari kuzatiladi.
Ikki turdagi diffraktsiyani ajratish odatiy holdir. Agar bo'linmaga tushadigan to'lqin bir-biriga parallel nurlar tizimi bilan tavsiflanishi mumkin bo'lsa (masalan, yorug'lik manbai etarlicha uzoqda bo'lsa), biz bu haqda gapiramiz. Fraungofer diffraktsiyasi yoki parallel nur diffraktsiyasi. Boshqa hollarda ular haqida gapirishadi Frenel diffraktsiyasi yoki divergent diffraktsiyasi .
Difraksiya hodisalarini tavsiflashda Maksvell tenglamalari sistemasini tegishli chegara va boshlang’ich shartlar bilan yechish kerak. Biroq, aksariyat hollarda bunday yechimni topish juda qiyin. Shuning uchun optikada ko'pincha Fresnel yoki Kirchhoffning umumlashtirilgan formulasida Gyuygens printsipiga asoslangan taxminiy usullar qo'llaniladi.
Gyuygens printsipi.
Gyuygens printsipini shakllantirish . Vaqt o'tishi bilan atrof-muhitning har bir nuqtasi t to'lqin harakati keldi va ikkilamchi to'lqinlarning manbai bo'lib xizmat qiladi. Ushbu to'lqinlarning konverti to'lqin jabhasining keyingi yaqin momentdagi holatini beradi t+dt. Ikkilamchi to'lqinlarning radiuslari yorug'likning faza tezligi va vaqt oralig'ining ko'paytmasiga teng: .
| Geometrik soya chegaralari |
Gyuygens-Frenel printsipi.
Frennel Gyuygens printsipini ikkilamchi to'lqinlarning aralashuvi g'oyasi bilan to'ldirdi. Ikkilamchi to'lqinlarning amplitudalaridan, ularning fazalarini hisobga olgan holda, kosmosning istalgan nuqtasida hosil bo'lgan to'lqinning amplitudasini topish mumkin.
To'lqin sirtining har bir kichik elementi ikkilamchi sferik to'lqinning manbai bo'lib, uning amplitudasi elementning o'lchamiga proportsionaldir. dS va nur bo'ylab tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega:
Qayerda a 0 - to'lqin yuzasidagi nuqtalarning tebranishlari amplitudasiga proportsional koeffitsient dS, nur va vektor orasidagi q burchagiga bog'liq bo'lgan koeffitsient va unda maksimal qiymatni oladi va minimal (nolga yaqin).
Ba'zi kuzatish nuqtasida hosil bo'lgan tebranish R keyin Kirchhoff tomonidan olingan Gyuygens-Fresnel printsipining analitik ifodasi bilan aniqlanadi:
| dS |
Ushbu formuladan foydalangan holda aniq hisoblash ancha vaqt talab qiladigan protseduradir, shuning uchun amalda ushbu integralni topishning taxminiy usullaridan foydalanish mumkin.
Kuzatish nuqtasidagi tebranishlar amplitudasini topish P butun to'lqin yuzasi S bo'limlarga yoki Fresnel zonalariga bo'linishi mumkin. Faraz qilaylik, biz ajralib chiquvchi nurlarda diffraksiyani (Fresnel diffraksiyasi) kuzatamiz, ya'ni. ko'rib chiqamiz sferik to'lqin, qaysidir manbadan tarqalgan L. To'lqin vakuumda tarqalsin.
Keling, bir vaqtning o'zida to'lqin sirtini tuzataylik t. Bu sirtning radiusi bo'lsin a. Chiziq LP bu sirtni bir nuqtada kesib o'tadi HAQIDA. Faraz qilaylik, nuqtalar orasidagi masofa HAQIDA Va R teng b. Nuqtai nazardan R radiusi bo'lgan sharlarni ketma-ket chizing. Ikki qo'shni shar to'lqin yuzasida Fresnel zonalari deb ataladigan halqa qismlarini "kesadi". (Ma'lumki, ikkita shar bu sharlarning markazlari yotadigan to'g'ri chiziqqa perpendikulyar tekislikda yotgan aylana bo'ylab kesishadi). Nuqtadan masofani topamiz HAQIDA raqam bilan zona chegarasiga m. Radiusga ruxsat bering tashqi chegara Frenel zonasi ga teng r m. Chunki to'lqin sirtining radiusi a, Bu
Xuddi o'sha payt, .
Shuning uchun, qayerda.
Ko'rinadigan to'lqin uzunliklari va unchalik katta bo'lmagan qiymatlar uchun m bilan solishtirganda atama e'tibordan chetda qolishi mumkin m l. Binobarin, bu holda va kvadrat radius uchun: ifodasini olamiz, bunda yana oxirgi hadni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Keyin radius m th Fresnel zonasi (divergent nurlarda diffraktsiya uchun):
Natija. Parallel nurlardagi diffraktsiya uchun (Fraungofer diffraktsiyasi) Fresnel zonalarining radiusi chegaraga o'tish orqali olinadi. a®¥:
Endi Frenel zonalari maydonlarini solishtiramiz. Ichkarida yotgan sharsimon sirt segmentining maydoni m th zonasi, ma'lumki, teng: . Raqamli zona m raqamlar bilan zonalar chegaralari orasiga o'ralgan m Va m-1. Shuning uchun uning maydoni teng:
O'zgartirishlardan so'ng ifoda quyidagi shaklni oladi: .
Agar biz qiymatni e'tiborsiz qoldiradigan bo'lsak, bu ifodadan kelib chiqadi kichik raqamlar uchun zonalarning maydoni m soniga bog'liq emas .
| b+D |
| b+2×D |
| b+3×D |
| b+ n× D |
| P |
| O |
| zona № 1 |
| zona № 1.1 |
| zona № 1.2 |
| zona № 1.3 |
| zona № 1. n va hokazo. |
| A 1.1 |
| A 1.2 |
| A 1.3 |
| d |
| d |
| A 1.S |
Olingan amplitudani kuzatish nuqtasida topish R quyidagicha amalga oshiriladi. Chunki chiqarilgan ikkilamchi to'lqinlar kogerentdir va qo'shni chegaralardan nuqtagacha bo'lgan masofalar R to'lqin uzunligining yarmi bilan farqlanadi, so'ngra nuqtaga kelgan bu chegaralardagi ikkilamchi manbalardan tebranishlarning fazalar farqi R, p ga teng (ular aytganidek, tebranishlar antifazada keladi). Xuddi shunday, har qanday zonaning istalgan nuqtasi uchun qo'shni zonada tebranishlar nuqtaga keladigan nuqta bo'lishi aniq. R antifazada. To'lqin vektorining amplitudasi zonaning maydoniga mutanosib: . Ammo zonalarning maydonlari bir xil va soni ortib boradi m burchak q ortadi, shuning uchun qiymat kamayadi. Shuning uchun biz amplitudalarning tartiblangan ketma-ketligini yozishimiz mumkin: . Amplituda-vektor diagrammasida, fazalar farqini hisobga olgan holda, bu ketma-ketlik qarama-qarshi yo'naltirilgan vektorlar bilan tasvirlangan, shuning uchun
Keling, birinchi zonani ajratamiz katta raqam N ichki zonalar yuqoridagi kabi, lekin endi ikkita qo'shni ichki zonalar chegarasidan nuqtagacha bo'lgan masofalar R oz miqdorda farq qiladi. Shuning uchun, nuqtaga kelgan to'lqinlarning fazalar farqi R, kichik qiymatga teng bo'ladi. Amplituda-vektor diagrammasida ichki zonalarning har biridan amplituda vektori oldingisiga nisbatan kichik d burchakka buriladi, shuning uchun dastlabki bir necha ichki zonalardan umumiy tebranishning amplitudasi uni bog'lovchi vektorga mos keladi. singan chiziqning boshi va oxiri. Ichki zonaning soni ortishi bilan umumiy fazalar farqi ortadi va birinchi zonaning chegarasida u p ga teng bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, oxirgi ichki zonadan amplituda vektor birinchi ichki zonadan amplituda vektoriga qarama-qarshi yo'naltiriladi. Cheksiz ko'p sonli ichki zonalar chegarasida bu singan chiziq spiralning bir qismiga aylanadi.
| F |
Rasmdan ko'rinib turibdiki, birinchi zonaning amplitudasi uchun baho olish mumkin: , shuning uchun birinchi zonadan intensivlik tushayotgan to'lqinning intensivligidan 4 marta katta. Tenglikni boshqacha talqin qilish mumkin.
Agar cheksiz miqdordagi ochiq zonalar uchun umumiy amplituda quyidagicha yozilsa: ,
Qayerda m juft son bo'lsa, tenglik quyidagi taxminni bildiradi: .
Izoh. Agar siz qandaydir tarzda nuqtadagi tebranishlarning fazalarini o'zgartirsangiz R juft yoki toq zonalardan p ga yoki juft yoki toq zonalarni yopish, keyin umumiy amplituda ochiq to'lqinning amplitudasiga nisbatan ortadi. Bu xususiyatga ega zona plitasi - radiuslari Fresnel zonalari radiuslari bilan mos keladigan, o'yilgan konsentrik doiralar bilan tekis-parallel shisha plastinka. Zona plitasi juft yoki toq Fresnel zonalarini "o'chiradi", bu esa kuzatish nuqtasida yorug'lik intensivligining oshishiga olib keladi.
Dumaloq teshik orqali diffraktsiya.
Yuqorida keltirilgan mulohazalar nuqtadagi tebranishlar amplitudasi degan xulosaga kelishimizga imkon beradi R Fresnel zonalari soniga bog'liq. Agar kuzatish nuqtasi uchun Fresnel zonalarining toq soni ochiq bo'lsa, u holda bu nuqtada maksimal intensivlik bo'ladi. Agar zonalarning juft soni ochiq bo'lsa, unda intensivlik minimal bo'ladi.
Dumaloq teshikdan diffraktsiya naqshlari o'zgaruvchan yorug'lik va qorong'i halqalarga o'xshaydi.
Teshik radiusi oshgani sayin (va Fresnel zonalari soni ortib boradi), qorong'u va yorug'lik halqalarining almashinuvi faqat geometrik soyaning chegarasi yaqinida kuzatiladi va ichidagi yorug'lik deyarli o'zgarmaydi.
Kichik diskdagi diffraktsiya.
Radiusi birinchi Fresnel zonalari radiuslari bilan solishtirish mumkin bo'lgan yorug'lik to'lqini yo'lida shaffof bo'lmagan yumaloq disk joylashgan tajriba diagrammasini ko'rib chiqaylik.
Diffraktsiya naqshini ko'rib chiqish uchun odatdagi zonalarga qo'shimcha ravishda diskning chetidan qo'shimcha zonalar quramiz.
| b |
| b+(l/2) |
| b+2(l/2) |
| b+3 (l/2) |
| P |
| O |
| L |
| zona No 3 zona No 2 zona No 1 zona va boshqalar. |
| a |
Xuddi shu printsipga ko'ra, biz diskning chetidan Fresnel zonalarini quramiz - ikkita qo'shni zonaning chegarasidan kuzatish nuqtasigacha bo'lgan masofalar to'lqin uzunligining yarmiga farq qiladi. Kuzatish nuqtasidagi amplituda
baholashni hisobga olgan holda teng bo'ladi. Binobarin, kuzatish nuqtasida, geometrik soyaning markazida har doim yorug'lik nuqtasi bo'ladi - maksimal intensivlik. Bu joy deyiladi Puasson joyi.
Misol. Diametrli shaffof bo'lmagan diskda D= 0,5 sm, uzunligi l = 700 nm bo'lgan tekis monoxromatik to'lqin normal tushadi. Disk markazidagi teshikning diametrini toping, bu nuqtada yorug'lik intensivligi R ekran (tizim o'qida) nolga teng bo'ladi. Diskdan ekranga masofa L=2,68 m.
Yechim. Disk bilan qoplangan oddiy Fresnel zonalari sonini topamiz. Fraungofer difraksiyasi uchun Frenel zonalari radiusi formulasidan zona raqamini topamiz: , .
| A 3.33 |
| F |
| 30 0 |
| OTV |
Rayleigh interferometri
Rayleigh interferometr sxemasi
Rayleigh interferometri- yorug'likni manbadan ikki oqimga bo'luvchi, bir o'tishli ikki nurli interferometr, ular orasidagi fazalar farqi yorug'likni turli gazlar bilan to'ldirilgan ikkita bir xil kyuvettadan o'tkazish orqali hosil bo'ladi. U birinchi marta 1886 yilda lord Rayleigh tomonidan taklif qilingan. Gazlarning sindirish ko'rsatkichlarini aniqlash uchun ishlatiladi.
Sxematik diagramma
Manbadan keladigan yorug'lik linzalardan o'tadi, u parallel nurni va undan ikkita nurni (interferometr qo'llari) kesib tashlaydigan teshiklarni hosil qiladi. Har bir nur o'z hujayrasidan gaz bilan o'tadi. Zanjirning chiqishida ikkala nurni birlashtiradigan linza mavjud bo'lib, u o'z fokusida interferentsiya chekkalarini hosil qiladi.
O'lchovlar uchun kompensator qo'llardan biriga o'rnatiladi - masalan, shisha plastinka, uni aylantirish orqali siz qo'ldagi nurning optik yo'li uzunligini o'zgartirishingiz mumkin. Agar qo'llarning birida sinishi ko'rsatkichi teng bo'lsa n, keyin ikkinchi noma'lum sinishi ko'rsatkichi teng bo'ladi
bu erda gaz bilan hujayraning uzunligi, yorug'lik manbasining to'lqin uzunligi, interferentsiya tartibi (ma'lum bir nuqtada kesishgan interferentsiya chekkalari soni). Odatda o'rnatish parametrlari bilan - bir metr hujayra uzunligi, 550 nm to'lqin uzunligi va 1/40 interferentsiya tartibi - 10 -8 sinishi indeksining farqini o'lchash mumkin. Interferometrning sezgirligi hujayra uzunligi bilan belgilanadi. Uning maksimal uzunligi odatda haroratni nazorat qilishning texnik imkoniyatlari bilan belgilanadi, chunki termal tebranishlar gazlarning sinishi ko'rsatkichlarini buzadi.
Adabiyot
- Maks Born, Bo'ri, Emil (ing.Emil Wolf) Optikaning tamoyillari: Yorug'likning tarqalishi, interferensiyasi va diffraksiyasining elektromagnit nazariyasi. - 7. - CUP arxivi, 2000. - B. 299-302. - 986 b. - ISBN 9780521784498
- P. Xarixaran Interferometriya asoslari. - Akademik matbuot, 2007. - B. 15. - 226 b. - ISBN 9780123735898
Wikimedia fondi.
2010 yil.
Boshqa lug'atlarda "Rayleigh interferometri" nima ekanligini ko'ring: Rayleigh interferometri
- Reilėjaus interferometras statusas T sritis fizika attikmenys: engl. Rayleigh interferometr vok. Rayleighsches Interferometer, n rus. Rayleigh interferometri, m pranc. interferomètre de Rayleigh, m … Fizikos terminų žodynas To'lqin shovqiniga asoslangan o'lchash moslamasi. Ovoz uchun I. bor. to'lqinlar va elektr uchun mag. to'lqinlar (optik va radio to'lqinlar). Optik I. optik oʻlchash uchun ishlatiladi. to'lqin uzunligi spektri. chiziqlar, shaffof muhitning sinishi ko'rsatkichlari, abs .... ...
Jismoniy ensiklopediya To'lqin shovqiniga asoslangan o'lchash moslamasi. Ovoz uchun I. bor. to'lqinlar va elektr uchun mag. to'lqinlar (optik va radio to'lqinlar). Optik I. optik oʻlchash uchun ishlatiladi. to'lqin uzunligi spektri. chiziqlar, shaffof muhitning sinishi ko'rsatkichlari, abs .... ...
Rayleigh interferometriga qarang. Jismoniy ensiklopediya. 5 jildda. M .: Sovet Entsiklopediyasi. Bosh muharrir A. M. Proxorov. 1988 yil ... Interferometr metr
, uning ishlash printsipi aralashuv hodisasiga asoslangan. Interferometrning ishlash printsipi quyidagicha: elektromagnit nurlanish nurlari (yorug'lik, radio to'lqinlar va boshqalar) yordamida... ... Vikipediya RAYLEIGH INTERFEROMETER, ikkita parallel tirqishdagi yorug'likning diffraktsiyasiga asoslangan sinishi ko'rsatkichini o'lchash uchun interferometr (qarang. INTERFEROMETR) ...
Ensiklopedik lug'at To'lqin shovqiniga asoslangan o'lchash moslamasi. Ovoz uchun I. bor. to'lqinlar va elektr uchun mag. to'lqinlar (optik va radio to'lqinlar). Optik I. optik oʻlchash uchun ishlatiladi. to'lqin uzunligi spektri. chiziqlar, shaffof muhitning sinishi ko'rsatkichlari, abs .... ...
Ikki nurli interferometr, ikkita M1, M2 nometall va ikkita parallel shaffof plitalardan iborat. 1. Rozhdestvenskiy interferometrining sxemasi P1 P2 (1-rasm); M1, P1 va M2, P2 juftlik parallel ravishda o'rnatiladi, lekin M1 va M2 egilgan... ... To'lqin shovqinidan foydalanadigan o'lchash moslamasi. Ovoz va elektromagnit to'lqinlar uchun signallar mavjud: optik (ultrabinafsha, ko'rinadigan va spektr) va turli uzunlikdagi radioto'lqinlar. I. ishlatiladi...... Katta Sovet ensiklopediyasi
- (interferentsiya refraktometri) 1856 yilda Jyul Jamin tomonidan taklif qilingan gazlarning past sinishi ko'rsatkichlarini o'lchash uchun ishlatiladigan ikki nurli interferometr. Mundarija 1 Qurilma 2 Ilova ... Vikipediya
- (interferentsiya va... metrdan) aniq o'lchovlar uchun interferensiya hodisasi qo'llaniladigan qurilma. Sinishi indeksini o'lchash, o'lchov bloklarini tekshirish, astronomiyada yulduzlarning burchak o'lchamlarini o'lchash, nuqsonlarni aniqlash va... ... Katta ensiklopedik politexnika lug'ati
Strutt, Jon Uilyam, 3-baron Rayleigh Jon Uilyam Strutt Jon Uilyam Strutt Tug'ilgan sanasi: 12 ... Vikipediya
Qayerdasiz? — Qayerdasiz? Mark Levy qaerda epub yuklab olish
Akademik Jores Alferov - charlatan
Alferov Nobel mukofoti yili