Aplikimi i interferencës, ndërhyrje me film të hollë

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Sot do të flasim për përdorimin e ndërhyrjes në shkencë dhe jetën e përditshme, do të zbulojmë kuptimin fizik të këtij fenomeni dhe do të tregojmë për historinë e zbulimit të tij.

Përkufizime dhe shpërndarje

Para se të flisni për rëndësinë e një fenomeni në natyrë dhe teknologji, së pari duhet të jepni një përkufizim. Sot po shqyrtojmë një fenomen që nxënësit e shkollës studiojnë në mësimet e fizikës. Prandaj, para se të përshkruajmë zbatimin praktik të ndërhyrjes, le t'i drejtohemi tekstit shkollor.

Si fillim, duhet theksuar se ky fenomen vlen për të gjitha llojet e valëve: ato që dalin në sipërfaqen e ujit ose gjatë kërkimit. Pra, interferenca është një rritje ose zvogëlim i amplitudës së dy ose më shumë valëve koherente, që ndodh nëse ato takohen në një pikë të hapësirës. Maksimat në këtë rast quhen antinyje, dhe minimumet quhen nyje. Ky përkufizim përfshin disa veti të proceseve osciluese, të cilat do t'i zbulojmë pak më vonë.

Pamja që rezulton nga mbivendosja e valëve njëra mbi tjetrën (dhe mund të ketë shumë prej tyre) varet vetëm nga diferenca e fazës në të cilën lëkundjet vijnë në një pikë në hapësirë.

Drita është gjithashtu një valë

Shkencëtarët arritën në këtë përfundim tashmë në shekullin e gjashtëmbëdhjetë. Bazat e optikës si shkencë u hodhën nga shkencëtari anglez me famë botërore Isaac Newton. Ishte ai që kuptoi për herë të parë se drita përbëhet nga elementë të caktuar, sasia e të cilave përcakton ngjyrën e saj. Shkencëtari zbuloi fenomenin e dispersionit dhe thyerjes. Dhe ai ishte i pari që vëzhgoi ndërhyrjen e dritës në lente. Njutoni studioi veti të tilla të rrezeve si këndi i thyerjes në media të ndryshme, thyerja e dyfishtë dhe polarizimi. Atij i atribuohet aplikimi i parë i ndërhyrjes së valëve për të mirën e njerëzimit. Dhe ishte Njutoni ai që kuptoi se nëse drita nuk do të ishte dridhje, ajo nuk do të shfaqte të gjitha këto karakteristika.

Vetitë e dritës

Vetitë valore të dritës përfshijnë:

1. Gjatesia valore. Kjo është distanca midis dy lartësive ngjitur të një lëkundjeje. Është gjatësia e valës që përcakton ngjyrën dhe energjinë e rrezatimit të dukshëm.
2. Frekuenca. Ky është numri i valëve të plota që mund të ndodhin në një sekondë. Vlera shprehet në Hertz dhe është në përpjesëtim të zhdrejtë me gjatësinë e valës.
3. Amplitudë. Kjo është "lartësia" ose "thellësia" e lëkundjes. Vlera ndryshon drejtpërdrejt kur ndërhyjnë dy lëkundje. Amplituda tregon se sa fort është shqetësuar fusha elektromagnetike për të gjeneruar këtë valë të veçantë. Ai përcakton gjithashtu forcën e fushës.
4. Faza e valës. Kjo është pjesa e lëkundjes që arrihet në një kohë të caktuar. Nëse dy valë takohen në të njëjtën pikë gjatë interferencës, atëherë diferenca e tyre e fazës do të shprehet në njësi π.
5. Rrezatimi elektromagnetik koherent quhet metë njëjtat karakteristika. Koherenca e dy valëve nënkupton qëndrueshmërinë e ndryshimit të fazës së tyre. Nuk ka burime natyrore të një rrezatimi të tillë, ato krijohen vetëm artificialisht.

Aplikimi i parë është shkencor

Sir Isaac punoi shumë dhe fort mbi vetitë e dritës. Ai vëzhgoi saktësisht se si sillet një rreze rrezesh kur ndeshet me një prizëm, një cilindër, një pllakë dhe një lente nga media të ndryshme transparente thyes. Një herë, Njutoni vendosi një lente qelqi konveks në një pjatë qelqi me një sipërfaqe të lakuar poshtë dhe drejtoi një rrjedhë rrezesh paralele mbi strukturën. Si rezultat, unazat radiale të ndritshme dhe të errëta ndryshojnë nga qendra e thjerrëzës. Shkencëtari mendoi menjëherë se një fenomen i tillë mund të vërehet vetëm nëse ka ndonjë veti periodike në dritë që shuan rrezen diku, dhe diku, përkundrazi, e rrit atë. Meqenëse distanca midis unazave varej nga lakimi i thjerrëzës, Njutoni ishte në gjendje të llogariste afërsisht gjatësinë e valës së lëkundjes. Kështu, shkencëtari anglez për herë të parë gjeti një aplikim konkret për fenomenin e ndërhyrjes.

Ndërhyrje në çarje

Studime të mëtejshme të vetive të dritës kërkonin ngritjen dhe kryerjen e eksperimenteve të reja. Së pari, shkencëtarët mësuan se si të krijonin rreze koherente nga burime mjaft heterogjene. Për ta bërë këtë, rrjedha nga një llambë, qiri ose diell u nda në dysh duke përdorur pajisje optike. Për shembull, kur një rreze godet një pllakë xhami në një kënd prej 45 gradë, atëherë një pjesë e sajthyhet dhe kalon, dhe një pjesë reflektohet. Nëse këto rrjedha bëhen paralele me ndihmën e lenteve dhe prizmave, diferenca e fazës në to do të jetë konstante. Dhe në mënyrë që në eksperimentet drita të mos dilte si një ventilator nga një burim pika, rrezja u bë paralele duke përdorur një lente me fokus të ngushtë.

Kur shkencëtarët mësuan të gjitha këto manipulime me dritën, ata filluan të studiojnë fenomenin e ndërhyrjes në një sërë vrimash, duke përfshirë një çarje të ngushtë ose një seri çarjesh.

Interferenca dhe difraksion

Përvoja e përshkruar më sipër u bë e mundur për shkak të një vetie tjetër të dritës - difraksionit. Duke kapërcyer një pengesë mjaft të vogël për t'u krahasuar me gjatësinë e valës, lëkundja është në gjendje të ndryshojë drejtimin e përhapjes së saj. Për shkak të kësaj, pas një çarjeje të ngushtë, një pjesë e rrezes ndryshon drejtimin e përhapjes dhe ndërvepron me trarët që nuk ndryshuan këndin e prirjes. Prandaj, aplikimet e interferencës dhe difraksionit nuk mund të ndahen nga njëra-tjetra.

Modelet dhe realiteti

Deri në këtë pikë, ne kemi përdorur modelin e një bote ideale në të cilën të gjitha rrezet e dritës janë paralele me njëra-tjetrën dhe koherente. Gjithashtu, në përshkrimin më të thjeshtë të interferencës, nënkuptohet se gjithmonë hasen rrezatime me të njëjtat gjatësi vale. Por në realitet, gjithçka nuk është kështu: drita është më shpesh e bardhë, ajo përbëhet nga të gjitha dridhjet elektromagnetike që ofron Dielli. Kjo do të thotë se ndërhyrja ndodh sipas ligjeve më komplekse.

Filma të hollë

Shembulli më i dukshëm i këtij llojibashkëveprimi i dritës është incidenca e një rreze drite në një shtresë të hollë. Kur ka një pikë benzinë në një pellg të qytetit, sipërfaqja shkëlqen nga të gjitha ngjyrat e ylberit. Dhe ky është pikërisht rezultat i ndërhyrjes.

Drita bie në sipërfaqen e filmit, përthyhet, bie në kufirin e benzinës dhe ujit, reflektohet dhe përthyhet përsëri. Si rezultat, vala takohet vetë në dalje. Kështu, të gjitha valët shtypen, përveç atyre për të cilat plotësohet një kusht: trashësia e filmit është një shumëfish i një gjatësi vale gjysmë të plotë. Pastaj në dalje lëkundjet do të takohen me dy maksimum. Nëse trashësia e veshjes është e barabartë me të gjithë gjatësinë e valës, atëherë dalja do të mbivendos maksimumin mbi minimumin dhe rrezatimi do të shuhet vetë.

Nga kjo rrjedh se sa më i trashë të jetë filmi, aq më e madhe duhet të jetë gjatësia e valës që do të dalë prej tij pa humbje. Në fakt, një shtresë e hollë ndihmon për të nxjerrë në pah ngjyrat individuale nga i gjithë spektri dhe mund të përdoret në teknologji.

Fotografi dhe pajisje

Mjaft e çuditshme, disa aplikime të ndërhyrjes janë të njohura për të gjithë fashionistet anembanë botës.

Puna kryesore e një modeleje të bukur femër është të duket bukur para kamerave. Një ekip i tërë përgatit gratë për një sesion fotografik: një stiliste, grimiere, stiliste dhe dizajnere të brendshme, redaktore reviste. Paparacët e bezdisshëm mund të presin një modele në rrugë, në shtëpi, me rroba qesharake dhe një pozë qesharake, dhe më pas t'i vendosin fotot në publik. Por pajisjet e mira janë thelbësore për të gjithë fotografët. Disa pajisje mund të kushtojnë disa mijëra dollarë. NdërKarakteristikat kryesore të pajisjeve të tilla do të jenë domosdoshmërisht ndriçimi i optikës. Dhe fotografitë nga një pajisje e tillë do të jenë me cilësi shumë të lartë. Prandaj, një goditje me yll pa përgatitje gjithashtu nuk do të duket aq jo tërheqëse.

Syzet, mikroskopët, yjet

Baza e këtij fenomeni është ndërhyrja në shtresat e holla. Ky është një fenomen interesant dhe i zakonshëm. Dhe gjen aplikime të ndërhyrjeve të lehta në një teknikë që disa njerëz e mbajnë në duar çdo ditë.

Syri i njeriut e percepton më së miri ngjyrën e gjelbër. Prandaj, fotografitë e vajzave të bukura nuk duhet të përmbajnë gabime në këtë rajon të veçantë të spektrit. Nëse një film me një trashësi specifike aplikohet në sipërfaqen e kamerës, atëherë pajisjet e tilla nuk do të kenë reflektime jeshile. Nëse lexuesi i vëmendshëm ka vënë re ndonjëherë detaje të tilla, atëherë ai duhet të ishte goditur nga prania e vetëm reflektimeve të kuqe dhe vjollcë. I njëjti film aplikohet për syzet.

Por nëse nuk po flasim për syrin e njeriut, por për një pajisje pa pasion? Për shembull, një mikroskop duhet të regjistrojë spektrin infra të kuqe dhe një teleskop duhet të studiojë përbërësit ultravjollcë të yjeve. Pastaj aplikohet një film kundër reflektimit me një trashësi të ndryshme.