Aplikasi gangguan, gangguan filem nipis

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Hari ini kita akan bercakap tentang penggunaan gangguan dalam sains dan kehidupan seharian, mendedahkan makna fizikal fenomena ini dan menceritakan tentang sejarah penemuannya.

Definisi dan pengedaran

Sebelum bercakap tentang kepentingan fenomena dalam alam semula jadi dan teknologi, pertama anda perlu memberikan definisi. Hari ini kita sedang mempertimbangkan fenomena yang pelajar sekolah belajar dalam pelajaran fizik. Oleh itu, sebelum menerangkan aplikasi praktikal gangguan, mari kita beralih kepada buku teks.

Sebagai permulaan, perlu diingatkan bahawa fenomena ini berlaku untuk semua jenis gelombang: yang timbul di permukaan air atau semasa penyelidikan. Jadi, gangguan ialah peningkatan atau pengurangan dalam amplitud dua atau lebih gelombang koheren, yang berlaku jika ia bertemu pada satu titik di angkasa. Maxima dalam kes ini dipanggil antinod, dan minima dipanggil nod. Takrifan ini termasuk beberapa sifat proses berayun, yang akan kami dedahkan sedikit kemudian.

Gambar yang terhasil daripada menindih gelombang di atas satu sama lain (dan mungkin terdapat banyak daripadanya) bergantung hanya pada perbezaan fasa di mana ayunan datang ke satu titik dalam angkasa.

Cahaya juga merupakan gelombang

Para saintis telah membuat kesimpulan ini pada abad keenam belas. Asas optik sebagai sains telah diletakkan oleh saintis Inggeris terkenal dunia Isaac Newton. Dialah yang mula-mula menyedari bahawa cahaya terdiri daripada unsur-unsur tertentu, jumlah yang menentukan warnanya. Ahli sains menemui fenomena penyebaran dan pembiasan. Dan dia adalah orang pertama yang memerhatikan gangguan cahaya pada kanta. Newton mengkaji sifat sinar seperti sudut biasan dalam media yang berbeza, biasan berganda, dan polarisasi. Dia dikreditkan dengan aplikasi pertama gangguan gelombang untuk faedah manusia. Dan Newtonlah yang menyedari bahawa jika cahaya bukan getaran, ia tidak akan menunjukkan semua ciri ini.

Sifat cahaya

Sifat gelombang cahaya termasuk:

1. Panjang gelombang. Ini ialah jarak antara dua ketinggian bersebelahan bagi satu hayunan. Ia adalah panjang gelombang yang menentukan warna dan tenaga sinaran yang boleh dilihat.
2. Kekerapan. Ini ialah bilangan gelombang lengkap yang boleh berlaku dalam satu saat. Nilai dinyatakan dalam Hertz dan berkadar songsang dengan panjang gelombang.
3. Amplitud. Ini ialah "ketinggian" atau "kedalaman" ayunan. Nilai terus berubah apabila dua ayunan mengganggu. Amplitud menunjukkan betapa kuatnya medan elektromagnet diganggu untuk menghasilkan gelombang tertentu ini. Ia juga menetapkan kekuatan medan.
4. Fasa gelombang. Ini adalah bahagian ayunan yang dicapai pada masa tertentu. Jika dua gelombang bertemu pada titik yang sama semasa gangguan, maka perbezaan fasanya akan dinyatakan dalam unit π.
5. Sinaran elektromagnet koheren dipanggil denganciri-ciri yang sama. Koheren dua gelombang membayangkan ketekalan perbezaan fasa mereka. Tiada sumber semula jadi sinaran sedemikian, ia dicipta hanya secara buatan.

Aplikasi pertama adalah saintifik

Tuan Isaac bekerja keras dan gigih pada sifat-sifat cahaya. Dia memerhati dengan tepat bagaimana pancaran sinar berkelakuan apabila ia bertemu dengan prisma, silinder, plat dan kanta daripada pelbagai media lutsinar biasan. Sekali, Newton meletakkan kanta kaca cembung pada plat kaca dengan permukaan melengkung ke bawah dan mengarahkan aliran sinar selari ke struktur. Akibatnya, cincin jejari cerah dan gelap menyimpang dari tengah kanta. Para saintis segera meneka bahawa fenomena sedemikian boleh diperhatikan hanya jika terdapat beberapa sifat berkala dalam cahaya yang memadamkan rasuk di suatu tempat, dan di suatu tempat, sebaliknya, meningkatkannya. Oleh kerana jarak antara gelang bergantung pada kelengkungan kanta, Newton dapat mengira panjang gelombang ayunan lebih kurang. Oleh itu, saintis Inggeris buat kali pertama menemui aplikasi konkrit untuk fenomena gangguan.

Gangguan celah

Kajian lanjut tentang sifat cahaya memerlukan penyediaan dan menjalankan eksperimen baharu. Mula-mula, saintis mempelajari cara mencipta pancaran koheren daripada sumber yang agak heterogen. Untuk melakukan ini, aliran dari lampu, lilin atau matahari dibahagikan kepada dua menggunakan peranti optik. Sebagai contoh, apabila rasuk mengenai plat kaca pada sudut 45 darjah, maka sebahagian daripadanyadibiaskan dan diteruskan, dan sebahagiannya dipantulkan. Jika aliran ini dibuat selari dengan bantuan kanta dan prisma, perbezaan fasa di dalamnya akan tetap. Dan supaya dalam eksperimen, cahaya tidak keluar seperti kipas dari sumber titik, pancaran dibuat selari menggunakan kanta fokus dekat.

Apabila saintis mempelajari semua manipulasi ini dengan cahaya, mereka mula mengkaji fenomena gangguan pada pelbagai lubang, termasuk celah sempit atau beberapa siri celah.

Gangguan dan pembelauan

Pengalaman yang diterangkan di atas menjadi mungkin disebabkan oleh sifat cahaya yang lain - pembelauan. Mengatasi halangan yang cukup kecil untuk dibandingkan dengan panjang gelombang, ayunan dapat mengubah arah perambatannya. Disebabkan ini, selepas celah sempit, sebahagian daripada rasuk mengubah arah perambatan dan berinteraksi dengan rasuk yang tidak mengubah sudut kecenderungan. Oleh itu, aplikasi gangguan dan pembelauan tidak boleh dipisahkan antara satu sama lain.

Model dan realiti

Sehingga ke tahap ini, kami telah menggunakan model dunia yang ideal di mana semua pancaran cahaya adalah selari antara satu sama lain dan koheren. Juga, dalam huraian paling mudah tentang gangguan, ia tersirat bahawa sinaran dengan panjang gelombang yang sama sentiasa ditemui. Tetapi pada hakikatnya, semuanya tidak begitu: cahaya paling kerap berwarna putih, ia terdiri daripada semua getaran elektromagnet yang disediakan oleh Matahari. Ini bermakna gangguan berlaku mengikut undang-undang yang lebih kompleks.

Filem nipis

Contoh paling jelas seperti iniinteraksi cahaya ialah kejadian pancaran cahaya pada filem nipis. Apabila terdapat titisan petrol di lopak bandar, permukaannya berkilauan dengan semua warna pelangi. Dan ini adalah tepat akibat gangguan.

Cahaya jatuh pada permukaan filem, dibiaskan, jatuh pada sempadan petrol dan air, dipantulkan dan dibiaskan semula. Akibatnya, ombak bertemu dengan dirinya sendiri di pintu keluar. Oleh itu, semua gelombang ditindas, kecuali yang satu syarat dipenuhi: ketebalan filem ialah gandaan panjang gelombang separuh integer. Kemudian pada output ayunan akan bertemu sendiri dengan dua maxima. Jika ketebalan salutan adalah sama dengan keseluruhan panjang gelombang, maka output akan menindih maksimum pada minimum, dan sinaran akan padam dengan sendirinya.

Daripada ini, semakin tebal filem itu, semakin besar panjang gelombang yang akan keluar daripadanya tanpa kehilangan. Malah, filem nipis membantu menyerlahkan warna individu daripada keseluruhan spektrum dan boleh digunakan dalam teknologi.

Tangkapan foto dan alat

Anehnya, beberapa aplikasi gangguan sudah biasa bagi semua fesyen di seluruh dunia.

Tugas utama seorang model wanita yang cantik adalah untuk kelihatan baik di hadapan kamera. Seluruh pasukan menyediakan wanita untuk penggambaran foto: seorang penggaya, artis solek, pereka fesyen dan dalaman, editor majalah. Paparazi yang menjengkelkan boleh menunggu seorang model di jalanan, di rumah, dalam pakaian lucu dan pose yang tidak masuk akal, dan kemudian meletakkan gambar itu pada paparan umum. Tetapi peralatan yang baik adalah penting untuk semua jurugambar. Sesetengah peranti boleh menelan kos beberapa ribu dolar. AntaraCiri-ciri utama peralatan tersebut semestinya akan menjadi pencerahan optik. Dan gambar dari peranti sedemikian akan mempunyai kualiti yang sangat tinggi. Sehubungan itu, tangkapan bintang tanpa persediaan juga tidak akan kelihatan begitu tidak menarik.

Cermin mata, mikroskop, bintang

Asas fenomena ini adalah gangguan dalam filem nipis. Ini adalah fenomena yang menarik dan biasa. Dan menemui aplikasi gangguan ringan dalam teknik yang dipegang oleh sesetengah orang setiap hari.

Mata manusia melihat warna hijau paling baik. Oleh itu, gambar gadis cantik tidak sepatutnya mengandungi ralat di kawasan spektrum tertentu ini. Jika filem dengan ketebalan tertentu digunakan pada permukaan kamera, maka peralatan tersebut tidak akan mempunyai pantulan hijau. Jika pembaca yang penuh perhatian pernah melihat butiran sedemikian, maka dia sepatutnya terkejut dengan kehadiran hanya pantulan merah dan ungu. Filem yang sama digunakan pada cermin mata.

Tetapi jika kita bercakap bukan tentang mata manusia, tetapi tentang peranti tanpa ghairah? Sebagai contoh, mikroskop mesti mendaftarkan spektrum inframerah, dan teleskop mesti mengkaji komponen ultraviolet bintang. Kemudian filem anti-pantulan dengan ketebalan yang berbeza digunakan.