Paglalapat ng interference, thin film interference

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ngayon ay pag-uusapan natin ang tungkol sa paggamit ng panghihimasok sa agham at pang-araw-araw na buhay, ipapakita ang pisikal na kahulugan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito at sasabihin ang tungkol sa kasaysayan ng pagtuklas nito.

Mga kahulugan at pamamahagi

Bago pag-usapan ang kahalagahan ng isang phenomenon sa kalikasan at teknolohiya, kailangan mo munang magbigay ng kahulugan. Ngayon ay isinasaalang-alang namin ang isang kababalaghan na pinag-aaralan ng mga mag-aaral sa mga aralin sa pisika. Samakatuwid, bago ilarawan ang praktikal na aplikasyon ng panghihimasok, buksan natin ang aklat-aralin.

Upang magsimula, dapat tandaan na ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nalalapat sa lahat ng mga uri ng mga alon: ang mga lumalabas sa ibabaw ng tubig o sa panahon ng pananaliksik. Kaya, ang interference ay isang pagtaas o pagbawas sa amplitude ng dalawa o higit pang magkakaugnay na alon, na nangyayari kung sila ay nagtagpo sa isang punto sa espasyo. Ang maxima sa kasong ito ay tinatawag na antinodes, at ang minima ay tinatawag na mga node. Kasama sa kahulugang ito ang ilang katangian ng mga proseso ng oscillatory, na ipapakita namin sa ibang pagkakataon.

Ang larawan na nagreresulta mula sa pagpapatong ng mga alon sa ibabaw ng isa't isa (at maaaring marami sa kanila) ay nakasalalay lamang sa pagkakaiba ng bahagi kung saan ang mga oscillation ay umabot sa isang punto sa espasyo.

Ang liwanag ay isa ring alon

Nakarating ang mga siyentipiko sa konklusyong ito noong ikalabing-anim na siglo. Ang mga pundasyon ng optika bilang isang agham ay inilatag ng sikat na siyentipikong Ingles sa mundo na si Isaac Newton. Siya ang unang natanto na ang liwanag ay binubuo ng ilang mga elemento, ang halaga nito ay tumutukoy sa kulay nito. Natuklasan ng siyentipiko ang kababalaghan ng dispersion at repraksyon. At siya ang unang nakakita ng interference ng liwanag sa mga lente. Pinag-aralan ni Newton ang mga katangian ng ray bilang anggulo ng repraksyon sa iba't ibang media, dobleng repraksyon, at polariseysyon. Siya ay kredito sa unang aplikasyon ng wave interference para sa kapakinabangan ng sangkatauhan. At napagtanto ni Newton na kung hindi vibrations ang liwanag, hindi nito ipapakita ang lahat ng katangiang ito.

Mga light property

Ang mga katangian ng alon ng liwanag ay kinabibilangan ng:

1. Haba ng daluyong. Ito ang distansya sa pagitan ng dalawang katabing taas ng isang swing. Ito ang wavelength na tumutukoy sa kulay at enerhiya ng nakikitang radiation.
2. Dalas. Ito ang bilang ng mga kumpletong alon na maaaring mangyari sa isang segundo. Ang value ay ipinahayag sa Hertz at inversely proportional sa wavelength.
3. Amplitude. Ito ang "taas" o "lalim" ng oscillation. Direktang nagbabago ang halaga kapag nag-interfer ang dalawang oscillations. Ang amplitude ay nagpapakita kung gaano kalakas ang electromagnetic field ay nabalisa upang makabuo ng partikular na alon na ito. Itinatakda rin nito ang lakas ng field.
4. Wave phase. Ito ang bahagi ng oscillation na naabot sa isang partikular na oras. Kung ang dalawang wave ay nagtagpo sa parehong punto sa panahon ng interference, ang kanilang phase difference ay ipapakita sa mga unit ng π.
5. Ang magkakaugnay na electromagnetic radiation ay tinatawag na mayang parehong mga katangian. Ang pagkakaugnay-ugnay ng dalawang alon ay nagpapahiwatig ng katatagan ng kanilang pagkakaiba sa bahagi. Walang likas na pinagmumulan ng naturang radiation, nilikha lamang ang mga ito nang artipisyal.

Ang unang aplikasyon ay siyentipiko

Si Sir Isaac ay nagtrabaho nang husto at mabuti sa mga katangian ng liwanag. Eksaktong naobserbahan niya kung paano kumikilos ang isang sinag ng sinag kapag nakatagpo ito ng isang prisma, isang silindro, isang plato, at isang lente mula sa iba't ibang repraktibo na transparent na media. Minsan, inilagay ni Newton ang isang matambok na salamin na lente sa isang glass plate na may hubog na ibabaw pababa at itinuro ang isang stream ng parallel rays papunta sa istraktura. Bilang resulta, ang radially bright at dark rings ay naghihiwalay mula sa gitna ng lens. Agad na nahulaan ng siyentipiko na ang gayong kababalaghan ay maaaring maobserbahan lamang kung mayroong ilang pana-panahong pag-aari sa liwanag na pumapatay sa sinag sa isang lugar, at sa isang lugar, sa kabaligtaran, pinahuhusay ito. Dahil ang distansya sa pagitan ng mga singsing ay nakasalalay sa curvature ng lens, nagawa ni Newton na humigit-kumulang na kalkulahin ang wavelength ng oscillation. Kaya, ang Ingles na siyentipiko sa unang pagkakataon ay nakahanap ng isang kongkretong aplikasyon para sa phenomenon ng interference.

Slit interference

Ang mga karagdagang pag-aaral ng mga katangian ng liwanag ay nangangailangan ng pag-set up at pagsasagawa ng mga bagong eksperimento. Una, natutunan ng mga siyentipiko kung paano lumikha ng magkakaugnay na mga sinag mula sa medyo magkakaibang mga mapagkukunan. Upang gawin ito, ang daloy mula sa isang lampara, kandila o araw ay nahahati sa dalawa gamit ang mga optical device. Halimbawa, kapag ang isang sinag ay tumama sa isang glass plate sa isang anggulo na 45 degrees, pagkatapos ay bahagi nitoay nire-refracted at dumadaan, at ang bahagi ay sinasalamin. Kung ang mga stream na ito ay ginawa parallel sa tulong ng mga lente at prisms, ang pagkakaiba sa bahagi sa kanila ay magiging pare-pareho. At para hindi lumabas ang liwanag na parang fan mula sa isang point source sa mga eksperimento, ginawang parallel ang beam gamit ang close-focus lens.

Nang natutunan ng mga siyentipiko ang lahat ng manipulasyong ito gamit ang liwanag, sinimulan nilang pag-aralan ang phenomenon ng interference sa iba't ibang butas, kabilang ang isang makitid na hiwa o isang serye ng mga slit.

Interference at diffraction

Naging posible ang karanasang inilarawan sa itaas dahil sa isa pang katangian ng liwanag - diffraction. Ang pagtagumpayan ng isang balakid na sapat na maliit upang maihambing sa haba ng daluyong, ang oscillation ay maaaring baguhin ang direksyon ng pagpapalaganap nito. Dahil dito, pagkatapos ng isang makitid na hiwa, ang bahagi ng beam ay nagbabago sa direksyon ng pagpapalaganap at nakikipag-ugnayan sa mga beam na hindi nagbabago sa anggulo ng pagkahilig. Samakatuwid, ang mga aplikasyon ng interference at diffraction ay hindi maaaring paghiwalayin sa isa't isa.

Mga modelo at katotohanan

Hanggang sa puntong ito, ginamit namin ang modelo ng perpektong mundo kung saan ang lahat ng sinag ng liwanag ay parallel sa isa't isa at magkakaugnay. Gayundin, sa pinakasimpleng paglalarawan ng interference, ito ay ipinahiwatig na ang mga radiation na may parehong mga wavelength ay palaging nakatagpo. Ngunit sa katotohanan, ang lahat ay hindi ganoon: ang ilaw ay kadalasang puti, binubuo ito ng lahat ng electromagnetic vibrations na ibinibigay ng Araw. Nangangahulugan ito na nangyayari ang interference ayon sa mas kumplikadong mga batas.

Mga manipis na pelikula

Ang pinaka-halatang halimbawa ng ganitong uriAng interaksyon ng liwanag ay ang saklaw ng isang sinag ng liwanag sa isang manipis na pelikula. Kapag may isang patak ng gasolina sa isang lusak ng lungsod, ang ibabaw ay kumikinang sa lahat ng mga kulay ng bahaghari. At ito mismo ang resulta ng panghihimasok.

Nahuhulog ang liwanag sa ibabaw ng pelikula, na-refracte, nahuhulog sa hangganan ng gasolina at tubig, naaaninag, at na-refracte muli. Bilang resulta, sinasalubong ng alon ang sarili sa labasan. Kaya, ang lahat ng mga alon ay pinipigilan, maliban sa mga kung saan ang isang kundisyon ay nasiyahan: ang kapal ng pelikula ay isang multiple ng isang kalahating-integer na wavelength. Pagkatapos ay sa output ang oscillation ay matugunan ang sarili nito na may dalawang maxima. Kung ang kapal ng coating ay katumbas ng buong wavelength, ang output ay magpapatong ng maximum sa minimum, at ang radiation ay papatayin mismo.

Mula rito, mas makapal ang pelikula, mas malaki ang wavelength na lalabas dito nang walang pagkawala. Sa katunayan, nakakatulong ang manipis na pelikula na i-highlight ang mga indibidwal na kulay mula sa buong spectrum at magagamit sa teknolohiya.

Mga photo shoot at gadget

Kakaiba, pamilyar sa lahat ng fashionista sa buong mundo ang ilang application ng interference.

Ang pangunahing trabaho ng isang magandang babaeng modelo ay ang magmukhang maganda sa harap ng mga camera. Isang buong team ang naghahanda ng mga babae para sa isang photo shoot: isang stylist, makeup artist, fashion at interior designer, magazine editor. Ang nakakainis na paparazzi ay maaaring maghintay para sa isang modelo sa kalye, sa bahay, sa mga nakakatawang damit at isang nakakatawang pose, at pagkatapos ay ilagay ang mga larawan sa pampublikong pagpapakita. Ngunit ang mahusay na kagamitan ay mahalaga para sa lahat ng mga photographer. Ang ilang mga aparato ay maaaring nagkakahalaga ng ilang libong dolyar. AmongAng mga pangunahing katangian ng naturang kagamitan ay kinakailangang maging paliwanag ng optika. At ang mga larawan mula sa naturang device ay magiging napakataas ng kalidad. Alinsunod dito, hindi rin magmumukhang hindi kaakit-akit ang isang star shot nang walang paghahanda.

Mga salamin, mikroskopyo, bituin

Ang batayan ng phenomenon na ito ay interference sa thin films. Ito ay isang kawili-wili at karaniwang kababalaghan. At nakakahanap ng mga light interference application sa isang technique na hawak ng ilang tao sa kanilang mga kamay araw-araw.

Ang mata ng tao ay pinakamahusay na nakikita ang berdeng kulay. Samakatuwid, ang mga larawan ng magagandang batang babae ay hindi dapat maglaman ng mga error sa partikular na rehiyon ng spectrum. Kung ang isang pelikula na may isang tiyak na kapal ay inilapat sa ibabaw ng camera, kung gayon ang gayong kagamitan ay hindi magkakaroon ng mga berdeng pagmuni-muni. Kung napansin ng matulungin na mambabasa ang gayong mga detalye, kung gayon siya ay dapat na tinamaan ng pagkakaroon lamang ng pula at lila na mga pagmuni-muni. Ang parehong pelikula ay inilapat sa mga salamin sa mata.

Ngunit kung ang pinag-uusapan natin ay hindi tungkol sa mata ng tao, kundi tungkol sa isang walang passion na device? Halimbawa, dapat irehistro ng isang mikroskopyo ang infrared spectrum, at dapat pag-aralan ng isang teleskopyo ang mga bahagi ng ultraviolet ng mga bituin. Pagkatapos ay inilapat ang isang anti-reflection film na may ibang kapal.