Осол болон ойсон цацрагийг хэрхэн тодорхойлох вэ. Гэрлийн тусгал. Гэрлийн тусгалын хуулиуд. Хавтгай толь. Гэрлийн бүрэн тусгалын үзэгдэл

Толины нөгөө талд бидний харж буй дүр төрхийг туяа өөрөө бүтээдэггүй, харин тэдний оюун санааны үргэлжлэлээр бүтээдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ зургийг гэж нэрлэдэг төсөөлөлтэй.Үүнийг нүдээр харж болох ч туяагаар бус оюун санааны үргэлжлэлээр бүтээгдсэн тул дэлгэцэн дээр харагдахгүй.

Тусгал хийхдээ гэрлийн тархалтын хамгийн богино хугацааны зарчмыг бас баримталдаг. Гэрэл туссаны дараа ажиглагчийн нүд рүү орохын тулд тусгалын хуульд заасан замаар гэрэл ирэх ёстой. Энэ замаар тархах замаар гэрэл бүх боломжит хувилбаруудаас замдаа хамгийн бага цаг зарцуулах болно.

Гэрлийн хугарлын хууль

Бидний мэдэж байгаагаар гэрэл зөвхөн вакуумд төдийгүй бусад орчинд тархаж чаддаг ил тод хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлӨө. Энэ тохиолдолд гэрэл мэдрэх болно хугарал.Нягт багатай орчноос илүү нягт руу шилжих үед гэрлийн туяа хугарсан үед тусах цэг рүү татсан перпендикуляр дээр дарагдсан ба нягтаас бага нягт руу шилжих үед эсрэгээрээ байдаг. : перпендикуляраас хазайсан.

Хугарлын хоёр хууль байдаг:

Ирсэн туяа, хугарсан туяа, тусах цэг рүү татсан перпендикуляр нэг хавтгайд оршдог.

2. Илчлэх болон хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь хугарлын индексүүдийн урвуу харьцаатай тэнцүү байна.

нүгэл а = n2

sin g n1

Гурвалсан призмээр гэрлийн туяа дамжих нь сонирхол татдаг. Энэ тохиолдолд ямар ч тохиолдолд призмээр дамжин өнгөрсний дараа цацрагийн хазайлт нь анхны чиглэлээс гардаг.

Өөр өөр тунгалаг биетүүд өөр өөр хугарлын индекстэй байдаг. Хийн хувьд энэ нь нэгдмэл байдлаас маш бага ялгаатай. Энэ нь даралт ихсэх тусам нэмэгддэг тул хийн хугарлын индекс нь температураас хамаарна. Хэрэв бид галаас гарч буй халуун агаараар алсын биетүүдийг харвал алсад байгаа бүх зүйл найгасан манан мэт харагдана гэдгийг санацгаая. Шингэний хувьд хугарлын илтгэгч нь зөвхөн шингэнээс хамаардаггүй, мөн түүнд ууссан бодисын агууламжаас хамаарна. Зарим бодисын хугарлын индексийн жижиг хүснэгтийг доор харуулав.

Гэрлийн нийт дотоод тусгал.

Шилэн оптик

Сансар огторгуйд тархаж буй гэрлийн туяа нь эргэх шинж чанартай байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь огторгуй дахь эх үүсвэрээс туяа тархаж буй зам, хэрэв эх үүсвэр ба ажиглалтын цэгийг сольсон бол тэр замаараа буцна гэсэн үг юм.

Гэрлийн туяа нь оптик нягтралаас бага нягт руу шилждэг гэж төсөөлье. Дараа нь хугарлын хуулийн дагуу хугарсан үед перпендикуляраас хазайж гарч ирэх ёстой. Оптик нягтралтай орчинд, тухайлбал ус гэх мэт орчинд байрлах цэгийн гэрлийн эх үүсвэрээс гарч буй туяаг авч үзье.

Энэ зургаас харахад эхний туяа интерфэйс дээр перпендикуляр тусч байна. Энэ тохиолдолд цацраг нь анхны чиглэлээс хазайхгүй. Ихэнхдээ түүний энерги нь интерфейсээс тусгагдсан бөгөөд эх үүсвэр рүү буцаж ирдэг. Түүний үлдсэн эрч хүч гарч ирдэг. Үлдсэн туяа нь хэсэгчлэн тусч, хэсэгчлэн гарч ирдэг. Илчлэх өнцөг ихсэх тусам хугарлын өнцөг мөн нэмэгдэх бөгөөд энэ нь хугарлын хуульд нийцдэг. Гэхдээ тусгалын өнцөг нь хугарлын хуулийн дагуу цацрагийн гарах өнцөг нь 90 градус байх ёстой гэсэн утгыг авах үед цацраг нь гадаргуу дээр огт хүрэхгүй: цацрагийн энерги бүгд 100% байх болно. интерфейсээс тусгагдсан. Үүнээс илүү өнцгөөр интерфэйс дээр туссан бусад бүх цацрагууд интерфейсээс бүрэн тусгагдана. Энэ өнцөг гэж нэрлэгддэг хязгаарын өнцөг, мөн үзэгдлийг гэж нэрлэдэг нийт дотоод тусгал.Өөрөөр хэлбэл, энэ тохиолдолд интерфейсийн гадаргуу нь хамгийн тохиромжтой толин тусгал болдог. Вакуум эсвэл агаартай хил хязгаарын өнцгийн утгыг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

Нүгэл apr = 1/nЭнд n– нягт орчны хугарлын илтгэгч.

Нийт дотоод тусгалын үзэгдлийг янз бүрийн зүйлд өргөн ашигладаг оптик хэрэгсэл. Ялангуяа усанд ууссан бодисын концентрацийг тодорхойлох төхөөрөмжид (рефрактометр) ашигладаг. Тэнд нийт дотоод тусгалын хязгаарлах өнцгийг хэмжиж, үүнээс хугарлын илтгэгчийг тодорхойлж, дараа нь ууссан бодисын концентрацийг хүснэгтээс тодорхойлно.

Нийт дотоод тусгалын үзэгдэл нь шилэн кабелиар ялангуяа тод илэрдэг. Доорх зурагт нэг шилэн шилэн хөндлөн огтлолыг харуулав.

Нимгэн шилэн утас аваад нэг үзүүрт нь гэрлийн туяа тусгацгаая. Шилэн утас нь маш нимгэн байдаг тул эслэгийн төгсгөлд орох аливаа туяа түүн дээр унах болно. хажуугийн гадаргуухязгаарлах өнцгөөс ихээхэн давсан өнцгөөр байх ба бүрэн тусгах болно. Тиймээс орох цацраг нь хажуугийн гадаргуугаас дахин дахин тусах бөгөөд эсрэг талын төгсгөлөөс бараг ямар ч алдагдалгүйгээр гарах болно. Гаднах нь эслэгийн эсрэг талын үзүүр тод гэрэлтэж байгаа мэт харагдах болно. Үүнээс гадна, шилэн утас шулуун байх шаардлагагүй. Энэ нь таны хүссэн хэлбэрээр нугалж болох бөгөөд ямар ч гулзайлгах нь утаснуудын дагуу гэрлийн тархалтад нөлөөлөхгүй.

Үүнтэй холбогдуулан эрдэмтэд нэг ширхэг эслэгийг биш, харин бүхэл бүтэн багцыг авбал яах вэ гэсэн санаа гарч ирэв. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн багц дахь бүх утаснууд хоорондоо хатуу дараалалд байх ёстой бөгөөд багцын хоёр талд бүх утаснуудын төгсгөлүүд нэг хавтгайд байх ёстой. Хэрэв нэгэн зэрэг дүрсийг линз ашиглан багцын нэг төгсгөлд байрлуулсан бол утас тус бүр нь зургийн нэг жижиг хэсгийг багцын эсрэг талд шилжүүлнэ. Хамтдаа багцын эсрэг талын утаснууд нь линзээр үүсгэгдсэн ижил дүрсийг хуулбарлах болно. Түүнээс гадна зураг нь байгалийн гэрэлд байх болно. Тиймээс төхөөрөмжийг бүтээж, дараа нь нэрлэсэн фиброгастроскоп. Энэ төхөөрөмж нь мэс засал хийхгүйгээр ходоодны дотоод гадаргууг шалгах боломжтой. Фиброгастроскопыг улаан хоолойгоор дамжуулан ходоодонд оруулж, ходоодны дотоод гадаргууг шалгана. Зарчмын хувьд энэ төхөөрөмж нь зөвхөн ходоод төдийгүй бусад эрхтнийг дотроос нь шалгаж болно. Энэ төхөөрөмжийг зөвхөн анагаах ухаанд төдийгүй, бас ашигладаг янз бүрийн бүс нутагхүрэх боломжгүй газруудыг шалгах арга техник. Үүний зэрэгцээ оосор нь бүх төрлийн гулзайлгатай байж болох бөгөөд энэ нь зургийн чанарт ямар ч байдлаар нөлөөлдөггүй. Энэ төхөөрөмжийн цорын ганц дутагдал нь зургийн растер бүтэц юм: өөрөөр хэлбэл зураг нь тусдаа цэгүүдээс бүрддэг. Зургийг илүү тод болгохын тулд илүү олон тооны шилэн утастай байх шаардлагатай бөгөөд тэдгээр нь бүр нимгэн байх ёстой. Мөн энэ нь төхөөрөмжийн өртөгийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Хамар цаашдын хөгжилтехникийн чадавхитай бол энэ асуудал удахгүй шийдэгдэнэ.

Линз

Эхлээд линзийг харцгаая. Линз нь хоёр бөмбөрцөг гадаргуу эсвэл бөмбөрцөг гадаргуу ба хавтгайгаар хүрээлэгдсэн тунгалаг бие юм.

Линзийг хөндлөн огтлолоор авч үзье. Линз нь түүгээр дамжин өнгөрөх гэрлийн туяаг нугалав. Хэрэв туяа линзээр дамжин өнгөрсний дараа нэг цэг дээр цугларвал ийм линз гэж нэрлэгддэг цуглуулах.Хэрэв линзийг дайран өнгөрсний дараа туссан зэрэгцээ гэрлийн туяа салж байвал ийм линз гэж нэрлэдэг тараах.

Нэгтгэх, салгах линз ба тэдгээрийн тэмдэглэгээг доор харуулав.

Энэ зургаас харахад линз дээр туссан бүх зэрэгцээ туяа нэг цэгт нийлдэг. Энэ цэгийг нэрлэдэг анхаарлаа төвлөрүүл(Ф) линз. Фокусаас линз хүртэлх зайг өөрөө нэрлэдэг фокусын уртлинз. Үүнийг SI систем дэх метрээр хэмждэг. Гэхдээ линзийг тодорхойлдог өөр нэг нэгж байдаг. Энэ хэмжигдэхүүнийг оптик хүч гэж нэрлэдэг бөгөөд фокусын уртын эсрэг утгатай бөгөөд үүнийг нэрлэдэг диоптри. (Dp). Үсгээр тэмдэглэсэн D. D = 1/F.Нэгдсэн линзний хувьд оптик чадлын утга нь нэмэх тэмдэгтэй байна. Хэрэв ямар нэгэн өргөтгөсөн объектоос туссан гэрлийг линз дээр хэрэглэвэл объектын элемент бүр фокусыг дайран өнгөрөх хавтгайд дүрс хэлбэрээр харагдана. Энэ тохиолдолд зураг нь доошоо доошоо харагдах болно. Энэ дүрсийг туяа өөрөө бүтээх тул үүнийг нэрлэх болно хүчинтэй.

Энэ үзэгдлийг орчин үеийн камеруудад ашигладаг. Бодит зураггэрэл зургийн хальсан дээр бүтээгдсэн.

Диверс линз нь нийлдэг линзийн эсрэг ажилладаг. Хэрэв гэрлийн туяа хэвийн дагуу түүн дээр унавал линзээр дамжин өнгөрсний дараа гэрлийн туяа нь линзний нөгөө талд байрлах ямар нэгэн төсөөллийн цэгээс бүх туяа гарч ирж байгаа мэт хуваагдана. Энэ цэгийг төсөөлөл гэж нэрлэдэг бөгөөд фокусын урт нь хасах тэмдэгтэй байх болно. Иймээс ийм линзний оптик хүчийг диоптерээр илэрхийлэх боловч түүний утга нь хасах тэмдэгтэй байх болно. Ойролцоох объектуудыг салангид линзээр харах үед линзээр харагдах бүх объектуудын хэмжээ багассан мэт харагдах болно.

Физикийн зарим хуулиудыг харааны хэрэглүүргүйгээр төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Энэ нь янз бүрийн объект дээр унах ердийн гэрэлд хамаарахгүй. Тиймээс, хоёр зөөвөрлөгчийг тусгаарлах хил дээр, хэрэв энэ хил хязгаар нь илүү өндөр байвал түүний энергийн нэг хэсэг нь эхний орчинд буцаж ирэхэд гэрлийн цацрагийн чиглэл өөрчлөгдөнө. Хэрэв зарим цацраг нь өөр орчинд нэвтэрч байвал тэдгээр нь хугарна. Физикт энерги нь хоёрын зааг дээр унадаг өөр өөр орчин, -ийг тохиолдлын гэж нэрлэдэг ба түүнээс эхний орчинд буцаж ирснийг тусгал гэж нэрлэдэг. Эдгээр цацрагуудын харьцангуй байрлал нь гэрлийн тусгал, хугарлын хуулийг тодорхойлдог.

Нөхцөл

Гэрлийн энергийн урсгалын тусгалын цэг хүртэл сэргээгдсэн хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийн туяа болон перпендикуляр шугамын хоорондох өнцгийг өөр нэг чухал үзүүлэлт гэж нэрлэдэг. Энэ бол тусгалын өнцөг юм. Энэ нь туссан туяа болон тусах цэг хүртэл сэргээгдсэн перпендикуляр шугамын хооронд үүсдэг. Гэрэл нь зөвхөн нэгэн төрлийн орчинд шулуун шугамаар тархаж болно. Өөр өөр хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл гэрлийг өөр өөрөөр шингээж, тусгадаг. Тусгал гэдэг нь тухайн бодисын тусгалыг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн юм. Энэ нь гэрлийн цацрагаар орчны гадаргуу дээр авчирсан энерги нь ойсон цацрагаар түүнээс гарах энерги хэр их болохыг харуулдаг. Энэ коэффициент нь янз бүрийн хүчин зүйлээс хамаардаг бөгөөд хамгийн чухал нь тусгалын өнцөг ба цацрагийн найрлага юм. Гэрэл цацруулагч гадаргуутай объект эсвэл бодис дээр унах үед гэрлийн бүрэн тусгал үүсдэг. Жишээлбэл, энэ нь шилэн дээр хуримтлагдсан мөнгө, шингэн мөнгөн усны нимгэн хальсанд цацраг туяа тусах үед тохиолддог. Гэрлийн бүрэн тусгал нь практикт ихэвчлэн тохиолддог.

Хууль

Гэрлийн тусгал, хугарлын хуулиудыг Евклид 3-р зуунд томъёолжээ. МЭӨ д. Эдгээр нь бүгд туршилтаар хийгдсэн бөгөөд Гюйгенсийн цэвэр геометрийн зарчмаар амархан батлагддаг. Түүний хэлснээр эвдрэлд хүрч буй орчны аль ч цэг нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог.

Эхний гэрэл: гэрлийн туяа тусах цэг дээр сэргээгдсэн интерфэйсийн перпендикуляр шугам, тусгал ба тусгах туяа нь нэг хавтгайд байрладаг. Гэрэл цацруулагч гадаргуу дээр унана онгоцны долгион, долгионы гадаргуу нь судалтай.

Өөр нэг хуульд гэрлийн тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү гэж заасан байдаг. Энэ нь тэдгээр нь харилцан перпендикуляр талуудтай тул тохиолддог. Гурвалжны тэгш байдлын зарчимд үндэслэн тусгалын өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байна. Тэдгээр нь цацрагийн тусгалын цэг дээр интерфэйсийг сэргээсэн перпендикуляр шугамтай нэг хавтгайд хэвтэж байгааг амархан баталж болно. Эдгээр хамгийн чухал хуулиуд нь гэрлийн урвуу замд ч хүчинтэй. Эрчим хүчний эргэлт буцалтгүй байдлын улмаас туссан цацрагийн дагуу тархаж буй туяа туссан туяаны замд тусна.

Тусгал биетүүдийн шинж чанар

Объектуудын дийлэнх нь зөвхөн гэрлийн цацрагийг тусгадаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь гэрлийн эх үүсвэр биш юм. Гэрэлтүүлэг сайтай биетүүд бүх талаасаа төгс харагддаг, учир нь тэдгээрийн гадаргуугаас цацраг туяа тусч, тархсан байдаг. өөр өөр чиглэлүүд. Энэ үзэгдлийг сарнисан (тарсан) тусгал гэж нэрлэдэг. Энэ нь ямар ч барзгар гадаргуу дээр гэрэл тусах үед үүсдэг. Биеэс тусах цэг дээр туссан цацрагийн замыг тодорхойлохын тулд гадаргуу дээр хүрч буй хавтгайг зурна. Дараа нь туяа тусах өнцөг, тусгалыг үүнтэй уялдуулан байгуулна.

Сарнисан тусгал

Зөвхөн гэрлийн энергийн тархсан (сарнисан) тусгал байдаг тул бид гэрэл ялгаруулах чадваргүй объектуудыг ялгадаг. Хэрэв цацрагийн тархалт тэг байвал ямар ч бие бидэнд үл үзэгдэх болно.

Гэрлийн энергийн сарнисан тусгал нь хүний ​​нүдэнд тааламжгүй мэдрэмжийг үүсгэдэггүй. Энэ нь бүх гэрэл анхны орчинд буцаж ирдэггүй тул тохиолддог. Цацрагийн 85% нь цаснаас, 75% нь цагаан цааснаас, ердөө 0.5% нь хар хилэнгээс тусдаг. Төрөл бүрийн барзгар гадаргуугаас гэрэл тусах үед туяа нь бие биенээсээ санамсаргүй байдлаар чиглэгддэг. Гадаргуу нь гэрлийн цацрагийг хэр хэмжээгээр тусгаж байгаагаас хамааран тэдгээрийг царцсан эсвэл толин тусгал гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр ойлголтууд харьцангуй юм. Ижил гадаргуу нь туссан гэрлийн янз бүрийн долгионы уртад толин тусгал эсвэл царцсан байж болно. Янз бүрийн чиглэлд цацрагийг жигд тараадаг гадаргууг бүрэн царцсан гэж үздэг. Байгаль дээр ийм объект бараг байдаггүй ч паалангүй шаазан, цас, зургийн цаас нь тэдэнд маш ойрхон байдаг.

Толин тусгал дүрс

Гэрлийн цацрагийн тусгал нь бусад төрлөөс ялгаатай нь энергийн цацраг гөлгөр гадаргуу дээр тодорхой өнцгөөр унах үед тэдгээр нь нэг чиглэлд тусдаг. Энэ үзэгдэл нь гэрлийн цацраг дор толь хэрэглэж байсан хэн бүхэнд танил юм. Энэ тохиолдолд энэ нь цацруулагч гадаргуу юм. Бусад байгууллагууд ч энэ ангилалд багтдаг. Оптикийн хувьд гөлгөр бүх объектыг толин тусгал (тусгал) гадаргуу гэж ангилж болно, хэрэв тэдгээрийн нэгэн төрлийн бус, жигд бус хэмжээ нь 1 микроноос бага (гэрлийн долгионы уртаас хэтрэхгүй). Ийм бүх гадаргуугийн хувьд гэрлийн тусгалын хууль үйлчилдэг.

Янз бүрийн толин тусгал гадаргуугаас гэрлийн тусгал

Технологийн хувьд муруй тусгал гадаргуутай толин тусгал (бөмбөрцөг толь) ихэвчлэн ашиглагддаг. Ийм объектууд нь бөмбөрцөг хэлбэртэй хэсэг хэлбэртэй бие юм. Ийм гадаргуугаас гэрлийн тусгал үүсэх тохиолдолд цацрагийн параллелизм ихээхэн эвдэрч байна. Ийм толь хоёр төрөл байдаг:

Энэх - бөмбөрцгийн сегментийн дотоод гадаргуугаас гэрлийг тусгах, тэдгээрийг цуглуулах гэж нэрлэдэг, учир нь тэдгээрээс тусгасны дараа гэрлийн зэрэгцээ туяа нэг цэгт хуримтлагддаг;

Гүдгэр - гаднах гадаргуугаас гэрлийг тусгадаг бол зэрэгцээ туяа нь хажуу тийшээ тархдаг тул гүдгэр толин тусгалыг сарнилт гэж нэрлэдэг.

Гэрлийн цацрагийг тусгах сонголтууд

Гадаргуутай бараг параллель туссан цацраг нь түүнд бага зэрэг хүрч, дараа нь маш мохоо өнцгөөр тусдаг. Дараа нь гадаргууд хамгийн ойрхон, маш намхан зам дагуу үргэлжилнэ. Бараг босоо тэнхлэгт унасан цацраг нь хурц өнцгөөр тусдаг. Энэ тохиолдолд аль хэдийн туссан цацрагийн чиглэл нь туссан цацрагийн замд ойрхон байх бөгөөд энэ нь физикийн хуулиудад бүрэн нийцдэг.

Гэрлийн хугарал

Тусгал нь хугарал, нийт дотоод тусгал зэрэг геометрийн оптикийн бусад үзэгдлүүдтэй нягт холбоотой байдаг. Ихэнхдээ гэрэл нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох хилээр дамждаг. Гэрлийн хугарал нь оптик цацрагийн чиглэлийн өөрчлөлт юм. Энэ нь нэг орчноос нөгөөд шилжих үед үүсдэг. Гэрлийн хугарал нь хоёр хэв маягтай:

Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох хилээр дамждаг цацраг нь гадаргуу болон ослын цацрагт перпендикуляр дамжин өнгөрөх хавтгайд байрладаг;

Илчлэх өнцөг ба хугарлын өнцөг нь хоорондоо холбоотой.

Хугарлыг үргэлж гэрлийн тусгал дагалддаг. Ойсон болон хугарсан цацрагийн энергийн нийлбэр нь туссан цацрагийн энергитэй тэнцүү байна. Тэдний харьцангуй эрч хүч нь тусгалын цацраг ба тусгалын өнцөгөөс хамаарна. Олон тооны оптик хэрэгслийн загвар нь гэрлийн хугарлын хуулиудад суурилдаг.

Гэрлийн тусгал дуудсан Хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийг цохиход гэрлийн цацрагийн чиглэлийн өөрчлөлт нь гэрлийн эхний орчинд буцаж тархахад хүргэдэг.

Илчлэх өнцөг - булан тусгалын туяаны чиглэл ба тусгалын цэгт сэргээн босгосон хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийн перпендикуляр хооронд.

Тусгалын өнцөг -буланβ энэ перпендикуляр ба ойсон цацрагийн чиглэлийн хооронд.

Гэрлийн тусгалын хуулиуд:

Тусгалын цэг дээрх хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйстэй перпендикуляр туссан цацраг ба ойсон цацраг нь нэг хавтгайд байрладаг.

Тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү байна.

Гэрлийн хугарлаар Гэрэл нэг тунгалаг орчноос нөгөөд шилжих үед гэрлийн цацрагийн чиглэлийн өөрчлөлтийг нэрлэнэ.

У хугарлын зорилго - булан ижил перпендикуляр ба хугарсан цацрагийн чиглэлийн хооронд.

Вакуум дахь гэрлийн хурд -тай = 3*10 8 м/с

Дундаж дахь гэрлийн хурд В< в

Орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчхаруулж байна гэрлийн хурд хэд дахин ихv тухайн орчинд гэрлийн хурдаас бага байна-тай вакуумд.

Вакуум дахь үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч 1-тэй тэнцүү

Агаар дахь гэрлийн хурд нь утгаас маш бага ялгаатай -тай,Тийм ч учраас

Агаарын үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч бид 1-тэй тэнцүү гэж үзнэ

Харьцангуй хугарлын илтгэгчтуяа эхний орчноос хоёр дахь руу шилжихэд гэрлийн хурд хэдэн удаа өөрчлөгдөж байгааг харуулдаг.

Гэрлийн хугарлын хуулиуд:

Туслах цэг дээрх хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйстэй перпендикуляр туссан туяа, хугарсан туяа нь нэг хавтгайд байрладаг.

Илчлэх өнцгийн синусын харьцаа хугарлын өнцгийн синус хүртэл Өгөгдсөн хос зөөвөрлөгчийн хувьд тогтмол утга байна:

ХаанаВ 1 ТэгээдВ 2 – эхний болон хоёр дахь орчинд гэрлийн тархалтын хурд.

Хугарлын илтгэгчийг харгалзан гэрлийн хугарлын хуулийг хэлбэрээр бичиж болно

Хаанаn 21 – харьцангуй хугарлын илтгэгч эхнийхтэй харьцуулахад хоёр дахь орчин;

n 2 Тэгээдn 1 – үнэмлэхүй хугарлын үзүүлэлтүүд хоёр дахь болон эхний Лхагва гаригт тус тус

Нийт дотоод тусгал

Хэрэв оптик нягтрал 1-ийн гэрлийн туяа оптик бага нягт 2-ын интерфейс дээр унадаг. n 1  n 2 ),тэгвэл тусгалын өнцөг хугарлын өнцгөөс бага байна   . Туслах өнцгийг нэмэгдүүлснээр та энэ утгад ойртож чадна pr , хугарсан туяа нь хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейсийн дагуу гулсаж, хоёр дахь орчинд орохгүй байх үед,

Хугарлын өнцөг , харин бүх гэрлийн энергийг интерфейсээс тусгадаг.

Нийт дотоод тусгалыг хязгаарлах өнцөг pr хугарсан туяа хоёр зөөвөрлөгчийн гадаргуугийн дагуу гулсах өнцөг;

Оптикийн нягтрал багатай орчноос илүү нягт орчин руу шилжих үед бүрэн дотоод тусгал нь боломжгүй юм.

43 Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо. Гэрлийн дифракци. Дифракцийн тор.

Гэрлийн хөндлөнгийн оролцоо

Хөндлөнгийн оролцоо долгион гэж нэрлэдэг ижил хэлбэлзлийн давтамжтай долгион ба цаг хугацааны явцад тогтмол байдаг фазын зөрүүтэй долгионуудыг нэгтгэх үед үүссэн долгионы далайц ихсэх, буурах үзэгдэл.

Хэлбэлзлийн далайц ихсэх цэгүүдэд ажиглагдаж байна интерференцийн дээд хэмжээ

Хэлбэлзлийн далайцтай цэгүүдэд

буурч, ажиглагдаж байна

хамгийн бага хөндлөнгийн оролцоо

Долгион ба тэдгээрийг өдөөж буй эх үүсвэрүүдийг нэрлэдэг уялдаатай , Хэрэв долгионы фазын ялгаа нь цаг хугацаанаас хамаардаггүй бөгөөд долгионууд байдаг ижил уртдолгион. Дэлгэц, гэрэл зургийн хавтан гэх мэт дээр ажиглагдсан когерент гэрлийн долгионы давхцлын үр дүнг гэж нэрлэдэг.хөндлөнгийн зураг. Зөвхөн когерент долгион нь тогтвортой интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг.

Байгалийн эх үүсвэрээс үүссэн долгион нь уялдаа холбоогүй тул гэрлийн хөндлөнгийн оролцоог ажиглахын тулд гэрлийн долгионы замын ялгааг зохиомлоор бий болгодог. гэрлийг хуваалцах

нэг эх үүсвэрээс өөр өөр замаар дамждаг хоёр цацрагтr 1 Тэгээдr 2 , дараа нь эдгээр цацрагуудыг дэлгэцэн дээр нэгтгэнэ.

 - долгионы урт,

r= r 2 – r 1 –хоёрын хоорондох геометрийн ялгаа

долгион

Δφ – долгионы фазын ялгаа

Δφ=2π r / 

Геометрийн замын зөрүү гэж нэрлэдэгянз бүрийн эх үүсвэрээс долгионы хөндлөнгийн нөлөөлөл ажиглагдах хүртэлх зайны зөрүү

Интерференцийн максимум нөхцөл (гэрлийн олшруулалт)

Д Фазын ялгааны хувьд

Δφ= 2πк- фазын зөрүү нь 2π-ийн үржвэр юм

цус харвалтын ялгааны хувьд

 r = к  эсвэл

 r = 2 к  к- дурын бүхэл тоо( к =0,1,2,3, …),

Замын зөрүү нь тэгш тооны хагас долгионтой тэнцүү байна

Интерференцийн хамгийн бага нөхцөл (гэрлийн уналт):

Фазын ялгааны хувьд

Δ φ= π(2к+1)

цус харвалтын ялгааны хувьд

 r = (2 к + 1) ,

Хаанак - бүхэл тоо( к =0,1,2,3, …),

Замын зөрүү нь сондгой тооны хагас долгионтой тэнцүү байна

Гэрлийн дифракци саадын хил дээрх шулуун шугамаас долгионы тархалтын чиглэлийн хазайлт гэнэ.

Гэрлийн дифракц нь оптик хүрээний долгионы уртын дарааллаар хэмжээс бүхий нүхээр дамжин өнгөрөх үед хамгийн тод илэрдэг. Дифракцийн үзэгдлийг дифракцийн тор дээр ажиглахад хялбар байдаг.

Хамгийн энгийн дифракцийн тор нь систем юм Н хавтгай тунгалаг дэлгэцийн өргөнтэй ижил зэрэгцээ ангархайб тус бүр нь ижил тунгалаг бус интервалд байрладага бие биенээсээ. Хэмжээг = б + а дуудсандифракцийн торны тогтмол (хугацаа).

Дифракцийн тороор монохроматик цацрагийг нэвтрүүлэх

Монохроматик гэж нэрлэдэг найрлага нь нэг долгионы уртаар тодорхойлогддог цацраг. Жишээлбэл, λ = 770 нм долгионы урт нь монохромат улаан гэрэл юм.

φ - дифракцийн өнцөг

Дифракцийн тороор дамжин өнгөрч буй туяа нь хоорондоо уялдаатай байдаг тул дэлгэц дээр интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг.

Хоёр зэргэлдээ ангархайн ирмэг дээр дифракц үүсч буй хоёр цацрагийн хувьд геометрийн замын зөрүү  r = дсин 

Сараалжны гадаргуу дээрх гэрлийн долгионы хэвийн тусгалаар олж авсан дифракцийн хэв маяг дахь үндсэн гэрэлтүүлгийн максимумын байрлалыг дараахь харьцаагаар тодорхойлно.

г нүгэл  = к 

Хаана гнүгэл -хөрш ангархайгаас гэрлийн долгионы цацрагийн замын ялгаа; -дифракцийн өнцөг, өөрөөр хэлбэл. сараалж дээр тусах гэрлийн долгионы хөдөлгөөний чиглэл ба ангархайгаас гарах долгионы хөдөлгөөний чиглэлийн хоорондох өнцөг;к - дээд зэргийн дараалал (к = 0,1,2,3,…).

Үндсэн минимумуудын байрлалыг хамаарлаар тодорхойлно

г нүгэл  = (2к + 1) ,

к - хамгийн бага захиалга (к = 0,1,2,3,…).

Оптикийн үндсэн хуулиуд эрт дээр үеэс бий болсон. Эхний үед аль хэдийн оптик судалгааОптик үзэгдэлтэй холбоотой дөрвөн үндсэн хуулийг туршилтаар нээсэн.

1. гэрлийн шулуун тархалтын хууль;
2. гэрлийн цацрагийн бие даасан байдлын хууль;
3. толины гадаргуугаас гэрэл тусах хууль;
4. хоёр тунгалаг бодисын зааг дээрх гэрлийн хугарлын хууль.

Тусгалын хуулийг Евклидийн бүтээлүүдэд дурдсан байдаг.

Тусгалын хуулийг нээсэн нь эрт дээр үед мэдэгдэж байсан өнгөлсөн металл гадаргуу (толин тусгал) ашиглахтай холбоотой юм.

Гэрлийн тусгалын хуулийн томъёолол

Туссан гэрлийн туяа, хугарсан туяа болон хоёр тунгалаг мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох интерфэйсийн перпендикуляр нь нэг хавтгайд байрладаг (Зураг 1). Энэ тохиолдолд тусах өнцөг () ба тусгалын өнцөг () тэнцүү байна.

Гэрлийн бүрэн тусгалын үзэгдэл

Ийм тохиолдолд гэрлийн долгионөндөр хугарлын илтгэгч бодисоос хугарлын бага илтгэгчтэй орчинд тархах үед хугарлын өнцөг () тусгалын өнцгөөс их байх болно.

Туслах өнцөг нэмэгдэхийн хэрээр хугарлын өнцөг мөн нэмэгддэг. Энэ нь хязгаарлах өнцөг () гэж нэрлэгддэг тусгалын тодорхой өнцгөөр хугарлын өнцөг нь 900-тай тэнцэх хүртэл явагдана. Хэрэв тусгалын өнцөг нь хязгаарлах өнцөгөөс () их байвал туссан бүх гэрлийн тусгалаас тусах болно. интерфэйс, хугарлын үзэгдэл тохиолддоггүй. Энэ үзэгдлийг нийт тусгал гэж нэрлэдэг. Нийт тусгал үүсэх тусгалын өнцгийг дараах нөхцлөөр тодорхойлно.

хаана нь туссан гэрлийн долгион тархах орчинтой харьцуулахад хугарсан гэрэл тархаж буй бодисын харьцангуй хугарлын илтгэгч юм.

энд хоёр дахь орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч, эхний бодисын үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч; — эхний орчинд гэрлийн тархалтын фазын хурд; - хоёр дахь бодис дахь гэрлийн тархалтын фазын хурд.

Тусгалын хуулийн хэрэглээний хязгаар

Хэрэв бодисын хоорондох интерфэйс тэгш биш бол түүнийг жижиг хэсгүүдэд хувааж болох бөгөөд тэдгээрийг тус тусад нь хавтгай гэж үзэж болно. Дараа нь хугарал ба тусгалын хуулиудын дагуу цацрагийн чиглэлийг хайж болно. Гэсэн хэдий ч гадаргуугийн муруйлт нь тодорхой хязгаараас хэтрэхгүй байх ёстой бөгөөд үүний дараа дифракц үүсдэг.

Барзгар гадаргуу нь гэрлийн сарнисан (сарнисан) тусгалд хүргэдэг. Бүрэн толин тусгал гадаргуу нь үл үзэгдэх болно. Зөвхөн түүнээс ойсон туяа л харагдана.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх	Хоёр хавтгай толь нь хоёр талт өнцөг үүсгэдэг (Зураг 2). Ослын туяа нь хоёр талт өнцгийн ирмэгтэй перпендикуляр хавтгайд тархдаг. Энэ нь эхний, дараа нь хоёр дахь толин тусгалаас тусгагдсан байдаг. Хоёр тусгалын үр дүнд цацрагийн хазайсан өнцөг () ямар байх вэ?
Шийдэл	ABD гурвалжинг авч үзье. Бид үүнийг харж байна: ABC гурвалжныг авч үзвэл дараах байдалтай байна. Хүлээн авсан томъёоноос (1.1) ба (1.2) бид:
Хариулах

ЖИШЭЭ 2

Дасгал хийх	Ойсон туяа хугарсан туяатай харьцуулахад 900 өнцөг үүсгэх тусгалын өнцөг ямар байх ёстой вэ? Бодисын үнэмлэхүй хугарлын үзүүлэлтүүд тэнцүү байна: ба .
Шийдэл	Зураг зурцгаая.