Жарық Интерференциясын зерттеу



жүктеу 148.25 Kb.
Pdf просмотр
Дата23.04.2017
өлшемі148.25 Kb.

 

 

А.Байтұрсынов атындағы Қостанай мемлекеттік университеті 



 

 

Электроэнергетика және физика кафедрасы 



 

 

 



 

 

 



 

 

Г.Асанова 



 

Жарық Интерференциясын зерттеу 

 

 



Зертханалықжұмысты орындау бойынша әдістемелік нұсқаулары 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

Қостанай, 2015



 

 

 

ББК 22.6 

А90 


 

Рецензенттер: 

Калаков  Берген  Абитович,  ҚМПИ  жаратылыстану-техникалық  факультетінің  доценті, 

физико-математикалық ғылым кандидаты 

Поезжалов  Владимир  Михайлович,  ҚМУ  профессоры,  физико-математикалық  ғылым 

кандидаты 

 

 

 



 

 

Авторы: 



Асанова Гүльмира Давидовна, аға оқытушы 

 

А90Асанова Г.Д. 



 

 

Жарық 



интерференциясын 

зерттеу. 

Физикалықемес 

мамандықтарүшін 

зертханалық 

жұмысты 


орындау 

бойынша 


әдістемелік 

нұсқаулар-

Қостанай,2015.-18б 

 

 



 

 

 



Мынаұзертханалық  жүмыстабүл  тақырыптызерттеу  қажет.  Графикты  жасау  және 

белгісіз шамаларды табу керек. 

 Физикалық емесмамандықтарүшін қажет. 

 

 



 

 

ББК 22.6 



 

А.Байтұрсынов  атындағы  Қостанай  мемлекеттік  университетінің  инженерлік  –

техникалық факультетінің әдістемелік кеңесімен бекітілген және ұсынылған 

___ ______2015, хаттама № 

 

 

© Асанова Г.Д.,2015



 

 

 

 

Жарық Интерференциясын зерттеу 

 

Сабақтың  оқу  мақсаты:  Жарықтың  толқындық  қасиеті  интерференция 

мен  диффракцияда  өзін  айрықша  анық  табады.  Бұл  құбылыстар  кез  келген 



 

 

табиғат үшін тән және салыстырмалы түрде су бетіндегі толқын немесе дыбыс 



толқындар  үшін  тәжірибеде  байкалады.  Жарық  толқындар  интерференциясы 

мен 


диффракциясын 

тек 


белгілі 

жағдайда 

ғана 

байқауға 



болады. 

Интерференциялық  құбылыстар,  жарықтың  толқынды  теориясының  тарихи 

дәлелі  болғаны  және  осы  күнге  дейін  маңызды  практикалық  қолданыста  

мысалы спектроскопия мен метерологияда. 



 

Зертханалық  жұмыстың  мазмұны:  бұл  жұмыста  монохроматикалық 

жарықтағы  Ньютон  сақинасы  мысалында  интерференция  көрінісін  байқауды, 

интерференциялық  сақина  түрін,  жарық  толқынның  ұзындығы  мен  радиус 

қисығының өзгеруін зерттеуді ұсынады. 



 

Базалық  материал:  Қайталау  қажет  болса  базалық  материалдың 

теориялық сұрақтарды зерттеу: 

1.  Савельев физика курсы, т.2 

2.  Сивухин жалпы физика курсы, т.4 

3.  Матвеев физика курсы, т.4 

4.  Калитеевский Толқындық оптика 

5.  Годжаев оптика 

Сабаққа дайындық:  Жұмысты табысты орындап  тапсыру үшін жұмысқа 

есеп  бланкін  дайындау  қажет,  бақылау  сұрақтарға  жауабын  дайындау, 

монохроматика,  когерентция,  интерференция,  жүрістің  оптикалық  және 

геометриялық  айырмашылығы,  интерференция  максимум  мен  минимум 

шарттары  түсініктерін  білу.  Жарық  табиғаты  туралы  толқындық  көрініс 

нәтижесінде интерференциялық құбылыстар түсінігін түсіну. 

 

Бақылау кіріспесі: 

1.  Монохромдық  деп  қандай  толқынды  атайды?  Монохромдық 

толқынның теңдеуін жазыңыз. 

2.  Қандай қайнар көздер когерентті деп аталады? Когеренттің түрлері, 

когерентті қайнарды алу амалдары. 

3.  Интерференция  деген  не?  Интерференцияны  бақылау  үшін  қандай 

шарттар орындалу қажет? 

4.  Интерференттік  жолақтың  ені  қалай  анықталады?  Интерференция 

өрісі деген не? 

5.  Жүрістің  геометриялық  айырмашылығы  деген  не?  Жүрістің 

оптикалық айырмашылығы? 

6.  Жүрістің 

айырмашылықтың 

физикалық 

мағынасы 

неде? 


Интерференция 

максимум 

мен 

минимумының 



шарттарын 

сипаттаңыз. 

7.  Ньютон  сақиналары  деген  не?  Ақ  сәулемен  жарық  түсіргенде  олар 

қандай түрде болады? Монохроматикалық сәулемен ше? 



 

 

8.  Жарықтың  екі  қайнар  көзімен  жасалған  олардың  интерференция 



нәтижесінде екпінділігі қалай анықталады? 

9.  Жарықтың  екі  табиғи  қайнар  көзінен  интерференция  көрінісін 

қалай алуға болады? Жауабын түсіндір. 

10. Интерференция  көрінісінің  контрастылығы  қалай  анықталады? 

локалдық және локалды емес интерференция көрінісі деген не? 

Теоретикалық кіріспе және бастапқы мәліметтер 

 

Көптеген  эксперименттер  мен  фотометриялық  өлшеулер  көрсеткіштері 



бойынша,  екі  түрлі  жарық  қайнар  көздерінің  әрекеттесу  (мысалы,  күн  сәулесі 

мен  стол  үсті  шам  сәулесі)  нәтижесінде  жарық  түсіру  кез  келен  нүктеде  әр 

қайнар  көздерінің  жеке  жасаған  жарық  түсіруі  қосындысына  тең.  Бұл 

эмпириялық заңдылық, фотометрия қосынды заңдылығы атты, әр түрлі тармақ 

созылыңқы жарық қайнар көзінің  сәулесін таратуға пайдалануға келеді. Жарық 

тарату  геометриялық  моделін  қарастырған  кезде  көрсетілгені,  біршама 

жақындағанда сәуле шоғырындағы интенсивтік өзгерістерді сәуле трубкасының 

көлденең қиылыс көлемі функциясы ретінде айтуға болады. Екі немесе одан да 

көп  сәуле  шоғырларының  интенсивтік  тарату  кезіндегі  суперпозициясында 

жалпы  түрде  мұндай  қарапайым  әдіспен  айтуға  болмайды.  Егер  бір  қайнар 

көзінен  жарықты  тиісті  құралмен  екі  шоғырға  бөлсе,  және  сосын  оларды  бір-

біріне  үстіне  салса,  онда  интенсивтікгі  шоғырлар  суперпозиция  аймағында 

нүктеден  нүктеге  қарай  өзгеріді,  шоғырлардың  интенсивтік  қосындысы 

максимумға  дейін  арттыру,  және  минимум  нөлге  тең  болуы  мүмкін.  Бұл 

құбылыс  интерференция  деп  аталады.  Алайда  жарық  интерференциясы  ден 

жәйда  кең  құбылыстар  шеңберін  түсінеді.  Шоғырларды  бір-біріне  үстіне 

салғанда нәтижелік интенсивтігі жеке шоғырлардың интенсивтік  қосындысына 

тең  болмайды:бір  жерлерінде  ол  артық,  басқа  жерлерінде  кем  болады, 

сондықтан  ашық  және  қараңғылау  тармақтар  алмасуы  пайда  болады  – 

интерференттік жолақтар. 

Шоғырлар 

суперпозициясында 

қатаң 


монохроматикалық 

жарықтың 

интерференциясы  үнемі  пайда  болады.  Бірақ  нақты  физикалық  қайнар 

көздерінің жарығы ешқашан қатаң монохроматикалық болмайды.  

Жалпы  айтқанда  нтерференттік  жолақтар  стационарлық  кеңістік-периодттық 

өзгерістер жарық алаңындағы бірнеше толқындар нәтижелік амплитудасы. Бұл 

суммарлық  интенсивті  өзгеріс  жүріс  айырмашылығының  өзгерісі  мен 

интерференттік  жарық  шоғырлары  салдарынан  туады.  Соңғысы  фаза 

айырмашылығының түрлілігіне алып келеді, соның нәтижесінде бір нүктелерде 

толқындар  бір-бірін  күшейтіп,  басқа  нүктелерінде  әлсіретеді.Жарық  алаңында 

жарық  таратудысуперпозиция  принципін  қолданып  есептеп  шығаруға  болады. 

Егер  сол  шоғырлар  жасайтын  толқындар  арасындағы    фаза  айырмашылығы 

байқау  кезінде  тұрақты  болса,  онда  екі  жарық  шоғырларын  когеренттік  деп 

атайды.Егер  сол  шоғырлар  жасайтын  толқындар  арасындағы    фаза 

айырмашылығы қысқа  уақытты байқау  кезінде қайта-қайта  және ретсіз  өзгеріп 

отырса,  онда  екі  жарық  шоғырларын  когеренттік  емес  деп  атайды. 


 

 

«Когеренттік» 



және 

«когеренттік 

емес» 

терминдері 

практикалық 

жағдайларда  ешқашан  қатаң  іске  аспайтын,  идеалды  қалпын  сипаттайды. 

Идеалды  монохроматикалық  толқындар  нақты  бірдей  частоты,  басқаша 

айтқанда,  толқынның  шексіз  ұзын  цугалары  әрқашан  толық  когерентті. 

Ешқандай  басқа  толқындар  сөздің  қатаң  мағынасында  да  когерентті  бола 

алмайды. 

Интерференция  нәтижесінде  қашықтатқан  экранда  ашық  және  қараңғылау 

аймақтар 

алмасуынан 

– 

интерференттік 



жолақтардан 

құрылған 

интерференттік  көрініс  байқалады.  Интерференттік  жолақтардыбайқаудың 

жалпы шарттары: 

І.  Берілген  кеңістік  нүктесіне  жеткен  жарық,  өзін  бір  атомнан  ғана  әртүрлі 

жолдармен келген толқындар цуга жиынтығы ретінде көрсету керек. 

ІІ.  Бұл  толқындар  цугасы  толық  емес  когерентті  болу  ушін,  бұл  жолдардың 

ұзындық айырмашылығы неғұрлым аз болу керек.  

ІІІ.  Қайнар  көзінің  әр  түрлі  аймақтарында  жарықпен  жасалған  интерференттік 

жолақтар, бір жердің ғана шеңберінен аспайтын болу керек. 

Егер екі қайнар көз бір өте кішкентай қайнардың бейенсі болып табылса, соңғы 

шарт  автоматты  түрде  орындалады.  ІІ  және  ІІІ  шарттар  өте  қатаң  емес.  Егер 

жүріс  айырмашылығы  өте  аз  болса,  интерферентті  шоғырлар  қатан  когерентті 

болса,  және егер бір қайнардан пайда  болған әр түрлі аймақтардағы  жолақтар 

нақты  сәйкес  келсе,  шамасы,  максималды  көрініс  алынады.  Осы  шарттарды 

қатаң  орындамаған  кезде,  жолақтар  көрінісі  оларды  байқау  шарттарына 

байланысты болады. Визуалды байқау кезінде көру алаңының ашықтығы үлкен 

рөл  атқарады.  Әдетте  жолақтар  байқалмайды,  егер  ұзын  қайнардың  соңынан 

пайда  болған  жарық  максимумы,  жолақтың  ені  ¼-ке  ортасында  пайда  болған 

жарықтанкөп болса максимумынан қалады. 

Келесі  шарттарда  пайда  болатын  интерференттік  жолақтардың  үш  түрін 

қарастыруға болады: 

1.  λ=const,  θ=const.  Жүрістің  геометриялық  айырмашылығы  нұсқасында   

жолақтардың тең жуандығы орын алады. 

2.  λ=const,  Δ=const.  В  бұрышының  нұсқасында  тең  наклона  жолақтар 

аламыз.  

3.  λ=const, θ=const. Толқындар саны нұсқасында хроматикалық тәртіпке тең   

жолақтар (спектордағы интерференттік сызық) аламыз. 

Әр  түрлі  интерференттік  жолақтар  бір  жолында  кейбір  жалпы  қарым-

қатынаспен сипатталады,  басқа жолдары – өздеріне ғана тән қасиет сипаттары 

болады.  Интерференттік  шоғырларды  бір  ғана  жарық  шоғырынан  алынатын 

жалпы  екі  әдіс  қана  бар.  Олар  интерферометрияда  қолданылатын  жөнге  салу 

классификациясы    негізінде  жатыр.  Оның  бірінде  шоғыр  бір-біріне  жақын 

орналасқан  тесіктен  өтіп  бөлінеді.  Бұндай  әдіс    -  толқын  фронтының  бөліну 

әдісі  –тек  қана  неғұрлым  кішкентай  қайнар  көздеріне  тиімді.  Басқа  түрінде 

шоғыр  бір  немесе  бірнеше  бөлікке  бейнеленіп  бөлінеді.  Бұл  әдіс  – 

иамплитуданы  бөлу  әдісі  –  ұзын  қайнар  көздеріне  қолданылып,  бірінші  әдіске 

қарағанда  үлкен  интенсивтікті  қамтамасыз  етеді.  Кез  келген  жағдайда  жекеекі 



 

 

шоғырлардың  суперпозициясында  пайда  болған  (екі  сәулелі  интерференция) 



құбылыстарды,  және  одан  да  көп  шоғырлар  суперпозициясына  (көпсәулелі 

интерференция) пайда болған құбылыстарды қарастыру ыңғайлы. 

Бір-бірінен 

арақашықтықта 



орналасқан, 

екі 


бірдей 

синфазалық 

монохроматикалық  нүктелік  S1  и  S2  (сурет  1)  қайнарлардың  толқын 

интерференция  жағдайын  қарастырайық.  Егер  интерференттік  жолақтар 

байқалатынэкранға  дейігі  арақашықтық,  (l>>d)қайнар  қөздер  арасы  тым  көп 

болса,  онда  екі  толқынның  да  амплитудасы  байқау  нүктесінде  бірдей  және  Р 

нүктесіндегі кернеулік өрісі үшін жазуға болады: 

 

= 0cos 



1−

 + 0cos 


2−

 =2 0cos


2− 1 2cos 

2+ 1 2−


 , 

 

1, и  2 — Р байқау нүктесіне дейін қайнар көздерінің арақашықтығы (сурет 1).  



∆= 2− 1 шаманы, интерференция құрайтын толқындар жүрісінің 

айырмашылығы деп атайды. Нәтиже беретін қарқынды тербелістер амплитуда 

шаршысына пропорционалды, сондықтан 

=4 0


 2  ∆2 =2 0 1+cos ∆ (1) 

 

где  0 — бір қайнар көзінің интенсивтік тербелістері. Экранға түскен жарық 



минимумда нөлге тең, ал максимумында – бір қайнар көз арқылы пайда болған 

4 еселенген жарық.   



 

 

Максимум күйі  ∆=±



 шартымен анықталады, ондағы m=0, I, 2,... бүтін саны 

интерференция тәртібі деп аталады. 

Ескере отыра,  =2

  максимум шартын ∆=

  - жүріс айырмасы толқын 

ұзындығының бүтін санына тең түрде жазуға болады. 

 

 

 



 

Сурет 1: нүктелік қайнар көздерінен шыққан толқын интерференциясына 

 

 

Егер қайнар көз толқындары вакуумда емес жерде таралмай, ал n сыну 



көрсеткішімен ортада тараса, (5.8) формуласы оз күшін сақтайды, бірақ онда ∆ 

геометриялық емес, интерференттік толқындар жүрісінің опикалық айырмасы 

ДЕП ТҮСІНУІМІЗ КЕРЕК: 

∆= ( 2− 1) 

 

 

Х координатосынан (сур.1) экранның жарық түсуінің тәуелділігін табу үшін,∆ 



жүрістің айырмасын Р бақылау нүктесінің х координатасы аркылы көрсету 

 

 

керек.θ бұрышты ыңғайлы болу үшін еңгізіп,жасалғанын Р нұктесіне 



бағытталғанмен түзуге қарай перпендикулярмен, қайнар көзддерін біріктіру 

(«оптикалық осьімен» қарастырылған кестеде). Практикалық маңызды 

жағдайда кіші өлшемде θ (θ<<1) жүрістің айырмасы үшін былай жазуға болады 

∆= θ. Өйткеніθ≈xl. (1)-ге ∆қоя отыра, аламыз: 

 =2 0 1+cos

 (2) 


х=0 – демаксимум орналасқан, жүрістің нөлдік айырмасына сәйкес.Ол үшін 

интерференция тәртібі m=0. Бұл интерференциялық көріністің ортасы. 

Көршілес максимумдар мен минимумдар арасындағы ара қашықтық 

(интерференттік көріністің кеңістіктік кезеңі) ∆ : 

∆ =2  шарттан 

анықталады, сондықтан ∆ =2

=

. Егер сәулелердің  қиылысуын бұрышты 



еңгізсек а —  ≈ , сондай ақ бұрыш, бақылау нүктесінен қайнар көздерінің 

көрінеді, олай болса ∆  үшін көріністі былай жазуға болады: 

∆ ≈

=  


 

 

 

  бұрыш  астымен  таралған  жазық  толқындар  интерференциясымен  сәйкес 



келеді.Шын  мәнінде,  қайнар  көздерден  үлкен  қашықтықтағы  шағын 

аймақтардағы  сфералық  толқындарды  жазық  сияқты  қарастыруға  болады, 

бағыттар арасындағы бұрыш θ 

≪ 1 шамасымен d/l. тең. 

 

Ньютон сақиналары. 



Жуандығына  тең  интерференттік  жолақтар  көрінісін  жалпақпараллелді 

қабаттан  пайда  болған  жұқа  ауа  қабатынан  байқауға  болады  және  онымен 

тіркелген жалпақдөңес (сурет 2) немесе екі ұшты дөңес линзамен. 

Бұл  жағдайда  бірдей  жуандығы  нүктелердің  геометриялық  орыны  шеңбер 

болып  табылады  және  сондықтан  сәйкес  келген  жолақтар  түрі  линза  тию 

нүктелер 

ортасымен 

концентриялық 

шеңберлер 

жалпақпаралелді 

қабаттан.Сәуеленуде 

интерференттік 

көрініс 

ортасында 

минимуммен 

байқалады.Оның шарты, А нүктесіндегі қабат линзамен сәйкес келген орнында 

тым  жінішке  ауалы  саңылау  (оның  жуандығы  көп  есе  толқын  ұзындығынан 

кем), жартылай толқынның жоғалуына әкеліп соғады. 

 


 

 

 



Сурет 2. Ньютон сақиналарын байқау үшін қондырғы.  

 

Сондай  жолақтар  алғаш  рет  Гукпен  бақыланған.  Бірақ  олардың  Ньютонмен 



тиянақты  түрде  зерттелгеніне  байланысты,  оларды  Ньютон  сақиналары  деп 

атайды. Ньютон сақиналарын байқаған кесте 2 суретте берілген. 

Өзгерісті  жуандық  табақ  линза  мен  жалпақпаралледі  арасында  ауа  қабатының 

рөлін 


атқарады. 

Ол 


«табақша» 

шекаралары 

төменнен 

жоғарғы 


жалпақпараллелді  жазықтықпен  анықталады,  жоғарыдан  –  төменгі  линза 

жазықтығымен.  Нүктелі  қайнар  көзден  шыққан,  параллелді  жарық  шоғыры, 

линза  фокусында  орналасқан  (линза  мен  қайнар  көз  суретте  көрсетілмеген), 

жүйеге  бағытталған  линза  –  жалпақпаралледі  табақша.  Осы  шоғырдың 

кезкелген  1  сәулесі  төменгі  ауа  қабатының  жазықтығынан  D  нүктесінен 

шығады. Сон нүктеге 2 басқа сәуледе түседі, ол шағын бөлікті жарық береді. 1 

сәулесі  мен2  сәуле  когерентті  болып  бір  үстіне  бірі  түскенде    интерферрентті 

болады.  Өйткені  бұндай  бейне  жарық  шашқан  сәулелер  көмегімен  байқалса, 

онда  оны  жарықтағы  интерферентті  көрініс  деп  атайды.  Сондай-ақ  көріністі 

өткен жарықта байқауға болады. Жүрістің айырмасын интерференттік сәулелер 

үшін есептейік. 1 және 2 сәулелер шығатын D нүктесіндегі биіктігін (2 сурет) һ 

арқылы  белгілейік,  яғни  DE=h.  Табақшалар  қиылысу  коэффиценті,  линза  мен 



 

 

олар  арасындағы  қабаттар  n1,    n2    және  n0  болсын.1  және  2  сәулелер  үшін 



жүрістің айырмасы болады 

 

∆? = 2



ℎ?0???? ±? 

 

? алдындағы белгі 2  n1 , n2 және n0 қарым-қатынаспен анықталады, яғни қай 



жерде (N немесе D нүктесінде) жартылай толқынның жоғалуына байланысты. 

Егер линза мен табақша шыныдан жасалған болса, ал олардың арасы ауа болса, 

яғни  n1=n2>n0., онда ?    

Қосу белгісі бар теңдеумен 2 кіріді (өйткені жартылайтолқынның жоғалуы ауа 

қабатының төменгі шегінде болады). Сәуленің әдеттегіден түсуінде ???? 

≅ 1.  


n0 = 1 деп санасақ, алатынымыз 

 

∆? = 2



ℎ ±? 

 



 

a б  


сурет 3.  Ньютон сақиналары. 

Максимумдар мен минимумдар үшін радиустарын өлшейік. 

 


 

 

DE=h биіктігі m тәртібінің максимумына сәйкес болсын, яғни   



2

ℎ?±? 2= ??  (5.1-3) 

 

оның  т  =  1,  2,  3,  ...  және  DE=BF=hm.  Сонда  m  тәртібі  үшін  максимумына 



радиусы  АЕ=AF=рт  болады.  (5.1-3)  формуласына  байланысты  және  ОСВ 

үшбұрыш, можно определить рт анықтауға болады: 

?? 2= ?? 2+ ?? 2,?2= ? − 

ℎ? 2+ ?? 

2  

 

 R — линзаның қисық радиусы. Егер  hm

??  2= 2?

ℎ? (5.2-4) 

 

(5.1) hm амалын (5.2), қойсақ, алатынымыз 



 

??= ?? ? −1                       2               (5.3-5) 

егер  2

ℎ  +?        2=  2?  +  1  ?  минимумдар  байқалады.  Демек,  минимумдар  үшін 



радиустар былай анықталады       

?′?= ???   (5.4-6) 

 

Интерференцияны  бақылау  барысында  өткен  жарықта  толқынның  жарлылай 



ұзындығы  жоғалмайды  және  интерферентті  сәулелер  арасындағы  жүрістің 

айырмасы да  



 

 

∆? = 2



ℎ     тең болады. 

 

Жоғарыда  көрсетілген  ұқсас  есептер  бойынша,бұл  жағдайда  минимумдар  мен 



максимумдар үшін радиустар (5.3-5) және (5.4-6)  формулалармен анықталады. 

Демек, интерференттік көріністер өткен және жарық берген сәулесінде бір-бірін 

толықтырып отырады. 3сурет 

Монохроматикалық  жарықта  байқаған  кездекезектескен  ашық  және  қара 

сақиналар  (жолақтар)  пайда  болады.  Кәдімгі  жарықта  сақинаның  радиусына 

байланысты,толқынның  ұзындығынан  түрлі  түсті  жолақтар  пайда  болады, 

әшейін  Ньютон  түсті  деп  аталады.  Кез  келген  жолақ  ортасынан  күлгін  түсті 

болып  басталады  және  қызыл  түспен  аяқталады.  Ньютон  сақиналары  лупа 

немесе кішкене ұлғайтылған микроскоп арқылы жақсы көрінеді, егер линзаның 

қисық радиусы шамамен 1 м немесе одан артық болса. 

Сақина  радиусы  сәйкес  келетін  тәртіптен  немесе  сақина  нөміріне 

квадратты  түбірге  пропорционалды  болып  тұрған  кезде,  көршілес  сақиналар 

арасындағы  ара  қашықтықm  ұлғаюмен  азайғанын  көрсетуге  болады.  (5.4-6)  

айтылғандай 

 

??2+ ??−12= ??    ??+ ρ?−1  ??− ??−1 = ?? (5.5-7) 



 

Бұдан  


∆??= ??− ??−1

≅??2??=??2 ??(5.6-8) 

 

Бұл  формулалардан  шығатыны,  кәдімгі  жарықта  байқаған  кезде  шамамен 



ортасынан әртүрлі интерферентік тәртіптің үсті-үстіне сәйкес келуі болады. 

Сондықтан ортадан алыстаған сайын экран біркелкі жарықтана бастайды. 

 

Жоғарғы  тәртіп  максимумдарды  байқау  үшін  сфетофильтрмен  қолдану 



керек. Жарықтың қайнар көзі мен Ньютон қондырғының немесе көз бен байқау 

аймағында фильтрдың орналасқан жері маңызды емес. Біріншіде фильтр көптің 

арасынан  толқынның  керекті  ұзындығын  өткізеді,екіншісінде  көріністің  кез-


 

 

келгенінде  тек  берілген  толқын  ұзындығына  сәйкес  интерференттік  көріністі 



байқауға болады. Екі жағдайда да нәтижесі бірдей болады.  

 

Линзаны  пластинадан  алу,  яғни  ауа  қабатын  жуандығының  үлкейгенінде 



Ньютон  сақиналары  сығылады  және  ара  қашықтықтыңжартылай  толқынға 

ұлғайған  сайын  олардың  біреуі  жойылатынын  дәлелдеу  үшін  қиыншылық 

тудырмайды. 

 

 



Ньютон қондырғысы қарапайым түрмен жарықтың толқын ұзындығының 

жуық 


шамасын 

анықтауға 

мүмкіншілік 

береді. 


Бұл 

үшін, 


(5.3-5) 

формуласындағыдай  линзаның  белгілі  қисықтық    радиусында  берілген 

тәртіптің максимумы үшін радиусын анықтау жеткілікті. 

Юнга тәжірибесі. 

 

Алғаш  рет  жарықтың  интерференциясын  өз  тәжірибелерінде  Гримальди 



бақылауға тырысқан,Se қайнар көзінен жарық В экранында (сур 4 а) а1 және а2 

қуыстарынан өткен. 

Ол  С  экранында  жолақтарды  бақылады.Кейін  Юнгтың    көрсетуі  бойынша, 

интерференттік  жолақтар  егер  тек  қана  Se  қайнар  көзі  жеткілікті  кішкентай 

болғанда ғана пайда бола алады. 

Юнг қосымша а0 бір қуысты  А экранын қайнар көздің эффекті көлемін кеміту 

үшін пайдаланған, С экранында интеференттік жолақтар алған (сур. 4, б). Юнг 

тәжірибесі интерференттік жолақтарды алғаш рет  шын мәнінде бақыланған деп 

саналады.  Қазыр  Гримальди  қандай    жолақтарды  байқағанын  нақты  анықтау 

қиын;  мүмкін  олар  қуыстағы  дифрақция  құбылысымен  анықталатын  шығар, 

өйткені  ұқсас  жолақтарды  тек  бір  ғана  құыспен  алуға  болады.  Юнга  мен 

Гримальдидің  қазіргі  кездегі  тәжірибелер  нұсқаларында  жолақтарды  байқау 

үшін әдетте орташа арттыру окуляр пайдаланылады. 

 

 



 

 

 



 

Сурет 4. Гримальди (а) мен Юнг (б) тәжірибелер сызбасы. 

Юнг тәжірибесінде жолақтар а1 мен а2 сфералық толқын интерференциясында 

пайда болады. 

 Гримальдидің  тәжірибесінде  толқындық  фронттары  жағылған  анық  емес, 

өйткені  В  экранына  Se  қайнар  көзінен  тәртіпсіз  толқындар  түседі.  Практикада 

жағылу суретке қарағанда одан да күштірек, жолақтарыда анық емес. 

 

Бұндай 



тәжірибеде 

жарық 


интерференциясының 

байқаудың 

қиыншылығы,байланысты  көрінетін  жарықтың  толқын  ұзындығы  өте  аз. 

?=5·10-5 см және d мен S1 және S2 тесіктер арасында ара қашықтық тек 0,5 мм, 

С  экранын  1  м  тесіктен  алшақтатқан  кезде,  интерференттік  жолақтардың    ені 

тек  1мм  құрайды.  Интерференттік  жолақтардың  енін  өлшегенде,бұл  өлшемдер 

дәл  болмаса  да,  1802  жылы  Юнг  жарық  толқындар  ұзындығын  түрлі  түстер 

үшін анықтаған. 



 

 

 



 

Сурет 5. Юнг тәжірибе сызбасы.  

Қосымша  S  тесігін  еңгізу  (ол  S1  и  S2қайнар  көздердің  когерентті  қозу  үшін 

қажет)  жарық  толқынын  қатты  азайтып,  осы  тәжірибені  жүргізу  барысын  да 

қиындатады.  Егер  S,  S1  және  S2  нүктелі  тесіктер  орнына  экрандарда  өз  ара 

ұзын енсіз паралелді сыңалау пайдаланса, Юнг тәжірибесіндегі интерференттік 

көріністің    байқалатын  қарқындылын  үлкейтуге  болады.  интерференттік 

алаңың  ортасына  жақын  жолақтар  көрінісі  нүктелі  тесіктер  пайдаланғандай 

болады.  Егер  S  нүктелік  тесігін  сызба    жазыққа  перпендикулярлы  5  сур. 

жылжытса,  онда  S1  және  S2  нүктелі  тесіктерден  алынған    С  экранындағы 

интерференттік    жолақтар  өз  бағыттарында  өзгеріп  отырады,  өйткені  сызба 

жазықтығына  перпендикулярлы  болып  келеді.  Сондықтан  S  тесігін  ұзын 

сыңалауға  ауыстыру  интерференттік  жолақтардың  анықтығын  кемітпейді.  Дәл 

солай,  5  суреттегі  перпендикулярлы  азықтықтар  S1  және  S2  тесіктерін  ұзын 

енсіз  сыңалауларға  ауыстыру  да  анықтығын  кемітпейді.  Ал  сызбаның 

жазығындағы  бірінші  тесіктің  немесе  S  сыңалауының  көлемінің  ұлғайуы 

болмай  қоймайтын  интерференттік  жолақтардың  контрастығының  азайуына 

алып соғады. 

 

? = 


????−???? 

????+????.  

 

Жұмыстың орындау тәртібі 

 

1 тапсырма. Ньютонның сақиналарын зерттеп білу. 

1.  1 таблица бойынша модельге сипаттама  беру. 



 

 

 



 

Таблица 1. 

Шама  

Тапсырылған (берілген) 



Есептеу  

 

 



 

 

 



 

 

 



 

Өлшеу 


шектері 

 

 



 

 

 



 

 

 



Өлшеу 

бірлігі 


 

 

 



 

 

 



 

 

 



2.  2 таблица бойынша линза қисықтық радиусының мәнін жаз. 

Таблица 2. 

№ 









10 


Линзаның 

қисық 


радиусы 

200 


50 

185 


65 

170 


80 

155 


95 

140 


125 

125 


110 

110 


140 

95 


155 

80 


170 

 

75 



185 

 

3.  Жарық толқындың ұзындығын минималдыдан максималды шамаға 



өзгерте отыра интерференнтік көрініс түрінің өзгерісін байқап, бірінші 

сақина радиусының мәнін таблицаға жазу.10 нан кем емес мәндер алу. 

4.  m  - нұсқа нөмірі болатын,таблицаға m+3 и m+7 сақиналардың 

радиустарын тауып жазу. Осы сақиналар арасындағы ара қашықтықты 

табу. 

5.  Линза қисықық радиусының тұрақтығында, түскен жарық толқын 



ұзындығынан бірінші сақина радиусының тәуелділік  графигін салу. 

6.  3 таблицаға сәйкес түскен монохроматикалық жарықтың ұзындығын 

беру. 

Таблица 3 



 

№ 







10 



Толқын 

ұзындығы 

380  

500  


620 

392  


512  

632 


404  

524  


644 

416  


536  

656 


428  

548  


668 

440  


560  

680 


452  

572  


692 

464  


584  

704 


476  

596  


716 

488  


608  

728 


 

7.  Линза  қисықтық  радиусын  максималдыдан  минималды  шамаға  дейін 

өзгерте  отыра,интерференттік  көрініс  түрінің  өзгерісін  бақылап,  бірінші 

сақина радиусының мәнін таблицаға жазу. 10 нан кем емес мәндер алу (әр 

толқынның ұзындығы үшін). 

8.  Линза  қисықтық  радиусы  толқын  ұзындығының  үш  мәні  үшін  бірінші 

сақина радиусының тәуелділік графигін сыз. 


 

 

9.  Ньютон сақиналарын қандай жағдайда бақылау ыңғайлы? Неге? 



10. Параметр  өзгерген  кезде  интерференттік  көріністің  түрінің  өзгерісіне 

қорытынды жаса 

 

 2 тапсырма.  Юнг тәжірибиесі. 

 

1.  1таблица бойынша модельге сипаттама беру. 



2.  4 таблица бойынша саңылау арасындағы ара қашықтықты табу. 

Таблица 4 

№ 









10 


саңылау 

арасындағы 

ара 

қашықтық 



1,0 

1,2 


1,4 

1,6 


1,8 

2,0 


2,3 

2,5 


2,7 

3,0 


 

3.  Монохроматикалық    жарық  толқынның    ұзындығын  күлгін  түстен 

қызылға  дейін  өзгерте  отыра,  интерференттік  көрініс  түрінің  өзгерісін 

байқау,  ∆?  Максимумдар  мен  ψ    бұрыштың  арасындағы  ара  қашықтық 

мәнін таблицаға жазу. 

4.  ψ  бұрыштың  түскен  жарық  толқын  ұзындығы  тәуелділігінің  графигін 

сызу. 

5.  3 таблица бойынша түскен монохроникалық жарықтың ұзындығын табу. 



6.  d  ара  қашықтықты  өлшей  отыра,  интерференттік  көріністің  өзгерісін 

бақылау, ∆? пен ψ мәндерің таблицаға жазу. 

7.  Түскен жарық толқын ұзындығының ∆? тәуелділігінің графигін салу. 

8.  Жұмыстың қорытындыларын жасау. 

 

Есептің түрі 

Жұмысты  орындау  жөніндегі  есепті  мұғалімнің  орнатқан  уақытымен  тапсыру. 

Егер  жұмыс  орнатқан  уақыттан  кеш  тапсырылса,  жұмыс  0,8  коэффициентімен 

қабылданады.  Есеп  тапсыру  барысында  шығатын  бақылау  сұрақтарына  жауап 

беру  қажет  (ауызша  және  жазбаша),  қосымша  сұрақтар,  алған  нәтижені 

түсіндіре білу, үй тапсырмасы жасалған парақты қоса тапсыру. 



 

Шығатын бақылау. 

Мінсіз орындалған жұмыс үшін, тамаша  қорғау үшін, бақылау жауаптары, 

қосымша сұрақтар мен үй тапсырма орындалғаны үшін 100% қойылады. 

Сонымен қатар 20% - шығатын бақылау мен жұмысқа деген дайындық, 20% - 

есептеу мен жұмыс бойынша тапсырмалар орындалуы, 20% - үй тапсырмасы 

және 40% - бақылау сұрақтарына ауызша жауап беру. Зертханалық жұмысты 



 

 

тапсыру барысында ауызша қорғаусыз олған жағдайда балл былай саналады: 



рұқсат ету 10%, тапсырма есептеп орындау  – 20%, үй тапсырмасы – 20%, 

қорғау – 20%. Жиналған баллдарға (максимум 70%)  5% қосылады. Барлығы 

максималды 75%алуға болады. 

 

Жұмысқа нұсқау. 

Барлық есептерді есеп бланкінде көрсету қажет. өлшеу мен үш тапсырмасын 

орындау барыснда өз нұсқасының вариантын орындау. 

 

 

Үй тапсырмасы. 

Үй тапсырмасын үй тапсырма таблица бойынша орындау. «жарық 

интерференциясы. Интерференттік приборлар» тақырыбына 15 термин 

көлемінде глоссарийқұрастырып және Чертовтың физикаға арналған есеп 

жинағынан есеп шығару, Воробьёвтың (журналдағы нөмірге сәйкес): 

 

№ 









10 

Есеп 


№ 

30,13  30,30 

30,9 

30,11  30,16  30,32 



 

30,10  30,20  30,31  30,12 



 

 

Бақылау сұрақтары мен тапсырмалар. 

1.  интерференцияны бақылау бойынша классикалық тәжірибелерді баяндап 

бер: Юнг тәжірибесі, Френелдің бипризмасы мен айналары, Ллойдтың 

айнасы, Бийенің билинзасы. 

2.   Юнг тәжірибесінде интерференттік көріністе интенсивті максимумдар 

арасындағы ара қашықтық алай анықталады? Интенсивтік минимум дар 

арасында? 

3.  Параметрлар өзгерген кезде Юнг тәжірибесінде интерференттік 

көріністің түрі қалай өзгереді: бақылау экранына дейінгі ара қашықтық, 

монохроматикалық жарықтың ұзындығы,саңылау арасындағы ара 

қашықтықтар? 

4.  Интерференциялық жолақтардың қандай түрлері бар?  Қандай жағдайда 

жолақтардың әрбір түрін байқауға болады? 

5.  Түскен монохроматикалық жарықтың толқын ұзындығының өзгергенінде 

Ньютон сақиналар түрі қалай өзгереді? Линза қисықтық радиусы? ашық 

және қара Ньютон сақиналар радиустары қалай анықталады? 

6.  Бірдей жуандық жолақтар деген не? Жолақтардың тең еңкеюі? 

7.  Жұқа пленка және сынадағы интерференнтік көріністің алуын сипатта. 



 

 

8.  Интерферометр деп қандай приборы айтады? Қандай интерферометрлар 



бар? Қайда және не үшін оларды пайдаланады? 

9.  Майкельсон және Фабри-Пероның интерферометрларының схемасы мен 

іс-әрекет принциптарын сипатта. 

10. Табиғатта интерференция құбылыстары қайда пайда болады? Ол 



техникада қалай пайдаланады? 

 


жүктеу 148.25 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями:




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет