Fizika, Optika

İşığın dalğa xassələri

Dərslik: Fizika, 11-ci sinif, 3.10 «İşığın dalğa təbiəti. İşığın dispersiyası», səh. 128
Dərslik: Fizika, 11-ci sinif, 3.11 «Dalğaların interferensiyası. İşığın interferensiyası», səh. 132
Dərslik: Fizika, 11-ci sinif, 3.12 «Dalğaların difraksiyası. İşığın difraksiyası», səh. 136
Dərslik: Fizika, 11-ci sinif, 3.13 «İşığın polyarlaşması», səh. 140
Dərslik: Fizika, 9-cu sinif, «2.3.4 Ağ işığın rənglərə ayrılması: dispersiya», səh. 103

İmtahan bu mövzuda nə soruşur?

Bu mövzuda işığın tezliyindən dalğa uzunluğunu hesablayır, şəffaf mühitə keçərkən hansı kəmiyyətlərin dəyişdiyini müəyyənləşdirirsən. Qəfəsin uzunluğu və cizgi sayı ilə periodunu, sonra mümkün maksimumların ən böyük tərtibini tapırsan. Əksinə, verilən tərtibə uyğun periodu və cizgi sayının sərhədini seçmək də tələb olunur. İnterferensiyada isə yol və faza fərqlərinə baxaraq güclənmə ilə zəifləməni ayırırsan.

Qayda

Dalğa uzunluğu: vakuumda $\lambda_0=c/\nu$ , mühitdə $v=c/n$ və $\lambda=c/(n\nu)=\lambda_0/n$ . Burada $\nu$ tezlik, $n$ sındırma əmsalıdır. Mühit dəyişəndə tezlik sabit qalır; sürət və dalğa uzunluğu dəyişə bilər.
Dispersiya: sındırma əmsalı işığın tezliyinə görə dəyişir. Buna görə şüşə prizma ağ işığın rənglərini ayırır. Adi şüşədə bənövşəyi şüanın yayınması qırmızıdan böyükdür; qırmızının vakuumdakı dalğa uzunluğu daha böyük, tezliyi daha kiçikdir. Monoxromatik işıq tək tezliklidir və prizmada rənglərə parçalanmır.
Koherentlik: dalğaların tezlikləri bərabər, aralarındakı faza fərqi isə zamanla dəyişməz olmalıdır. Belə dalğaların toplanması sabit interferensiya mənzərəsi yaradır.
İnterferensiya: başlanğıc fazaları eyni olan dalğalar eyni mühitdə yayılırsa, $\Delta\varphi=2\pi\Delta s/\lambda$ . Burada $\Delta s$ həndəsi yollar fərqidir. Maksimum üçün $\Delta s=k\lambda$ , $\Delta\varphi=2\pi k$ ; minimum üçün $\Delta s=(2k+1)\lambda/2$ , $\Delta\varphi=(2k+1)\pi$ olur; $k=0,1,2,\ldots$ . Minimumda tam sönmə amplitudlar da bərabər olduqda alınır.
Difraksiya: dalğa dar yarıqdan keçərkən yayılır, maneənin kənarından kölgə sahəsinə daxil olur. Yarığın və ya maneənin ölçüsü dalğa uzunluğuna yaxın və ya ondan kiçik olduqda difraksiya daha aydın görünür.
Qəfəs periodu: $l$ uzunluğunda $N$ cizgi varsa, $d=l/N$ . İşıq perpendikulyar düşdükdə əsas maksimumlar üçün $d\sin\varphi=k\lambda$ ; $\varphi$ normaldan ölçülür. $\sin\varphi\le1$ olduğundan $k_{\max}=\lfloor d/\lambda\rfloor$ . Ən böyük tərtib $m$ olduqda $m\lambda\le d\lt(m+1)\lambda$ ; verilən uzunluqda ən çox cizgi ən kiçik perioda uyğundur.
Polyarlaşma: elektrik sahəsinin rəqsləri müəyyən istiqamətlə məhdudlaşır. Bu hadisə işıq dalğasının eninə olduğunu göstərir.

Nümunələr

Vakuumda dalğa uzunluğu $630\,\text{nm}$ olan işıq $n=1{,}5$ mühitinə keçir. Yeni dalğa uzunluğunu tap: $\lambda=630/1{,}5=420\,\text{nm}$ . Tezlik əvvəlki qiymətini saxlayır.

Qəfəsin $1\,\text{mm}$ hissəsində $400$ cizgi var. Perpendikulyar düşən işıq üçün $\lambda=550\,\text{nm}$ olarsa, ən böyük tərtibi tap. $d=1000/400=2{,}5\,\text{mkm}$ , $\lambda=0{,}55\,\text{mkm}$ ; $d/\lambda\approx4{,}55$ , deməli, $k_{\max}=4$ .

Eyni başlanğıc fazalı koherent dalğalar üçün $\Delta s=1{,}5\lambda$ verilib. Nəticəni müəyyənləşdir: $\Delta\varphi=3\pi$ . Dalğalar əks fazada çatır, minimum yaranır; amplitudlar bərabərdirsə, bir-birini tam söndürür.

Tipik səhv

Tərtibi adi qaydada yuvarlaqlaşdırma: yalnız şərti ödəyən tam hissəni götür. Ən böyük tərtibi maksimumların ümumi sayı ilə qarışdırma. Mühitdə dalğa uzunluğunu hesablayanda vakuumdakı qiyməti $n$ -ə böl. Qəfəs hesabında bütün uzunluqları eyni vahidə çevir: $1\,\text{mm}=1000\,\text{mkm}$ , $1\,\text{mkm}=1000\,\text{nm}$ .