Раманкулов шерзод жумадуллаевич



жүктеу 1.33 Mb.
Pdf просмотр
бет9/13
Дата04.05.2017
өлшемі1.33 Mb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13

Шешуі: 
Шахтының  биіктігін 
Н
-деп  белгілейік.    Тастың  құлау  уақытын 
1
t

дыбыстың таралу уақытын 
2
t
- деп алайық. Енді теңдеулерді құрып алайық. 
Тастың құлау биіктігі: 
2
2
1
gt
Н

 
 
Дыбыстың таралу арақашықтығы: 
2
t
Н



 
 
Жалпы уақыт: 
2
1
t
t
t


 
 
Осы теңдіктерді түрлендіре отырып мынандай квадраттық теңдеу аламыз: 
 
0
)
(
2
2
2
2
2




t
g
H
gt




 
 
Осы жерден: 
g
t
g
gt
gt
Н
2
2
2
2
2
2
2
,
1
)
(










 
 
Бұл  квадраттық  теңдеуді  аналитикалық  жолмен  есептеп  шығару 
күрделірек және уақыттың кӛп кететіндігін есепке ала отырып, калькуляторлық 
есептеу әдісін қолданып алгоритм құрайық.    

 
112 
END
H
H
PRINT
G
A
A
B
B
SQR
B
H
G
A
A
B
B
SQR
B
H
V
V
A
B
V
T
G
A
T
V
G
INPUT
160
2
,
1
150
/
))
*
*
(
(
2
:
/
))
*
*
(
(
1
130
*
:
*
*
110
,
,
100









 
 
Есеп  4.  Центрлері  бір  –  бірінен   
см
10
  болатын  серіппеге  бекітілген  100 
шардың  массалары  сәйкесінше  1,  2,  3,  ....  100  г  –  ға  тең.  Серіппенің  массаын 
елемей, жүйенің ауырлық центрін табыңыздар.  
Шешуі:  
Әр шарға әсер ететін ауырлық 
g
m
g
m
g
m
g
m
4
3
2
1
,
,
,
деп жалғастырып алайық.  
 
Моменттер ережесі бойынша: 
NX
gX
m
gX
m
gX
m
gX
m




4
4
3
3
2
2
1
1
 
 
Ньютонның 1 заңына сәйкес:  
N
g
m
g
m
g
m
g
m




4
3
2
1
 
 
Осы екі теңдеуден сынаны аламыз: 










i
i
i
m
X
m
m
m
m
m
X
m
X
m
X
m
X
m
Х
4
3
2
1
4
4
3
3
2
2
1
1
 
 
Есеп шешімінің бағдарламалық фрагментін жазайық: 
 
END
C
PRINT
B
A
C
I
NEXT
I
M
B
B
I
L
I
M
A
A
TO
FORI
M
L
INPUT
B
А
180
170
/
160
150
*
:
)
1
(
*
*
*
130
100
1
120
,
110
0
:
0
100









 
 
Мұндағы 
см
L
г
m
10
,
1


.  Бұл  есепте  калькуляторлық  есептеу  әдісімен 
шешілді. 
Демек,  физикалық  есептерді  шығаруда  компьютер  бағдарламаларын 
пайдалану  қазіргі  ақпараттандыру  заманында  білім  беру  үдерісінің  тиімділігін 
арттыра түсетініне кӛз жеткіздік[146]. 
Сонымен  қатар  практикалық  сабақта  есеп  шығарумен  ғана  шектелініп 
қойылмай, эвристикалық әдістерді қолдана отырып шығармашылық деңгейдегі 
тапсырмалар,  ой  ұшқырлығын  қалыптастыру  мақсатында  интерактивті  тақта 
арқылы  әр  түрлі  тапсырмалар  орындалынып  отырылды.  Бұл  тапсырмаларды 
уақытты  үнемдеу  үшін  тест  түрінде  ұйымдастырдық.  Тесттің  бірнеше  түрін 

 
113 
қолдануға  мүмкіндік  беретін  «QuizMaker»  компьютерлік  бағдарламаны 
қолдандық. 
 
 
 
Сурет 36 – QuizMaker бағдарламасында жасалынған тесттің берілуі 
 
 Сонымен  қатар  бұл  бағдарламаның  ерекшелігі  уақыттың  үнемділігінен 
басқа тесттің бірнеше түрлерін: сәйкестендіру тесті, бірнеше жауапты тест, бос 
орындар қалдырылған тест түрлері, жауапты пернетақта арқылы енгізу арқылы 
орындалатын  тесттер  т.б  түрлерді  қолдануға  болады.  Бұл  бағдарламаны 
қолдану  студенттерді  аз  уақытта  бағалауға  кӛмекші  құрал  қызметін  атқырды. 
Сонымен  қатар  студенттердің  арасында  қызығушылықты  оятты,  креативті 
ойлауларын қалыптастыруда септігін тигізді. 
 
 
 
Сурет 37 - QuizMaker бағдарламасы арқылы жасалынған сәйкестендіру 
тесті 

 
114 
 
Сонымен  практикалық  сабақтарда  АКТ-ны  қолдану  жағдайында 
эвристикалық  әдістерге  сәйкестендіріп  есептер  шығару,  тапсырмалар  орындау 
студенттердің 
креативтілігін 
қалыптастыруда, 
олардың 
белсенділігін 
арттыруда,  ӛзіндік  жұмыс  істеу  қабілеттерін  арттыруда,  пәнге  деген 
қызығушылығын оятуда маңызды орын алды. Практикалық сабақтарда бағалау 
әдісі ретінде Блум таксаномиясы қолданылады. Есеп шығарғанда немесе басқа 
да  мәселелердің  шешімін  табуда,  ең  бірінші  есептің,  мәселенің  шартын 
анықтайды,  қажетті  білімді  еске  түсіреді,  содан  кейін  оны  түсінеді,  қажетті 
формулаға  салып  қолданады,  немесе  тәжірибе  жасайды,  алған  нәтижені 
талдайды,  бағалайды,  пікір  айтады,  одан  кейін  нәтижелерді  жинақтап  ұсыныс 
айтады,  Блум  таксаномиясының  соңғы  сатысында  нәтижені  талқылайды.  Ал, 
біз  Блум  таксаномиясына  қосымша  6-шы  сатыны  дамыту  деп  енгізіп 
пайдаландық.  Яғни,  шешімі  алынған  есепті  не  мәселені  ары  қарай  дамыту, 
шартын  ӛзгерту,  мәселенің  басқа  да  шешімін  іздеу,  жаңа  идеялар  жасау.  Бұл 
білімгерлердің шығармашылдылығын бағалайды.  
Енді  біз,  «Оптика»  пәні  бойынша  ұйымдастырған  лабораториялық 
сабақтарымызға тоқталайық(38-сурет). 

 
115 
 
 
 
 
 
 
Сурет 38 – Оптика пәні бойынша лаборатория сабағының моделі 
 
Лабораториялық  сабақтарда  жұмысты,  экспериментті  орындағанда 
физикалық  құбылыстарды  студенттердің  ӛздері  бақылауға,  тексеріп  кӛруіне 
бағытталады.  Студенттер  табиғат  заңдылықтарын  ӛздері  зерттейді,  қолдан 
қайта жасайды, сандық және сапалық қасиеттерін байқап отырады,  ӛлшеулерді 
жүргізеді.  Ӛз  бетінше  қорытынды  жасауға  үйренеді,  физикалық  ұғымдарды 
біліп-тануға  және  ӛмірде  қолдануға  мүмкіндік  болатындығына  сенімі  артады. 
Зертханалық  эксперимент  оқытудың  ең  әсерлі  және  нәтижелі  әдістеріне 
 
ОПТИКА ПӘНІ 
БОЙЫНША 
ЛАБОРАТОРИЯ 
САБАҒЫ 
 
 
 
ҦЙЫМ 
ДАСТЫРУ 
 
 
 
САБАҚ 
БАРЫСЫ 
 
Демонстрациялық эксперимент 
Зертханалық эксперимент 
Құбылысты ӛзіндік бақылау, тексеріп 
кӛру, анализ жасау, талдау 
Миға шабуыл жасау, ӛз бетінше 
қорытынды жасауға үйренеді 
 
Табиғат заңдылықтарын зерттейді, 
қолдан қайта жасайды. 
Виртуальдық лабораториялық 
жұмыстарды ӛз бетінше орындау 
АКТ-ны қолдану жағдайында 
Эксперименттік есептер шығару 
Приборлар мен кӛрнекі құралдар жасау 
Проблемалық эксперимент  
Ерекше жауап, ой ұшқырлығы, ӛзіндік 
жұмысқа икемділік 
Мақсаты: студенттердің жаңаны танудағы ой ұшқырлығын, мәселені шешудегі 
икемділігін, ерекше нәтиже алуына қабілеттілігін қалыптастыру  
Нәтиже:  білімді  жаңа  жағдайға  қолдана  алуы,  логикалық  мәселелер  мен 
есептерді  шеше  алуы,  жаңа  есеп  пен  проблемалық  сұрақ  ойлап  табуы,  ойлау 
ерекшеліктерін, икемділігін, ұшқырлылығын кӛрсете алу 

 
116 
жататындықтан, оны физика ғылымындағы эксперименттік зерттеу тәсілдерінің 
бейнесі және тікелей «кӛшірмесі» деп түсінуге болады.  
Сонымен  қатар,  оптиканың  жаңа  бағыттағы  жаңалықтары  бойынша 
лабораториялық  зерттеу  жұмыстарының  нәтижесін  ӛңдеуде  ақпараттық 
технологиялардың  маңыздылығын  айта  кеткен  жӛн.  Әсіресе,  кванттық  оптика 
бағытындағы  жүргізіліп  жатқан  лабораториялық  зерттеу  жұмыстары  қазіргі 
таңда оптиканың жаңа бағыттарына үлкен кӛлемдегі теориялық білімді енгізіп 
жатқаны анық.  
Қ.А.  Ясауи  атындағы  Халықаралық  қазақ-түрік  университеті  «Физика» 
кафедрасының Ӛзбекстан Республикасы, Әжинияз атындағы Нӛкіс мемлекеттік 
педагогикалық  институтымен  жасалған  ортақ  келісімдер  бойынша,  кванттық 
оптиканың  жаңа  салаларында  екі  жақты  зерттеу  жұмыстары  жүргізілді.  Нӛкіс 
мемлекеттік  педагогикалық  институтының  ғалымдарымен  бірге  аталған 
бағытта  бірнеше  зерттеулерге  қатысып,  лабораториялық  жұмыстардың  ӛрісін 
кеңейтуде  ат  салыстық  және  соның  нәтижесінде  бірнеше  мақалалар  жарық 
кӛрді.  
Мысалы,  «электрон-фонон  әсерлесуінің  биполярондардың  түйіндеріндегі 
бозе-эйенштейн  конденсация  температурасына  экрандау  эффектісі»  атты 
мақалада[126]  Холстеин  -  Хаббардтың  үлкейтілген  модель  рамкасында 
электрон-  фононды  ӛзара  әрекеттесуші  жүйе    ортаға  алынады.    Мұнда    күшті  
электрон-фононды    әрекеттесу    шегінде  биполярондар  жүйенің    негізгі 
квазибӛлшектері    болып  есептелінеді.  Электрон-фононды  әрекеттесу 
экрандалған  деп  алынып,  оның  потенциалы  Юкава  пішініне  ұқсас 
аналитикалық пішінге ие. Электрон-фононды әрекеттесудің экрандалуының екі 
түйінді 
(би) 
полярондардың 
бозе-эйнштеиндік 
температурасына 
байланыстылығы  алғаш  рет  зерттелінді.  Аталған  мақалада,  екі  түйінді  (би) 
полярондардың    бозе-эйнштейндік    температурасы    экрандалған    электрон-
фононды әрекеттесу жүйесінде жоғары болатындығы кӛрсетілген(сурет).  
 
 
 
Сурет 39 - Электрон-фононды әрекеттесудің экрандалуының екі түйінді 
(би) полярондардың бозе-эйнштеиндік температурасына әсері 
 

 
117 
Қазіргі  таңда  физика  саласындағы  ғылыми-зерттеу  орталықтарында  да 
табиғи  эксперимент  жүргізуде  алынған  негізгі  нәтижелерде  жаңа  ақпараттық 
технологиялардың  орны  ерекше.  Алынған  нәтижені  компьютердің  жаңа 
бағдарламалары  арқылы  кӛрнекі,  дәл  нәтижеге  қол  жеткізу  мүмкіндігі 
туындайды.  Ал  мұндай  мүмкіндік,  білім  беру  саласында  теориялық  білімнің 
түсінікті болуы мен меңгерілу жағдайының жеңілдеуіне алып келеді.   
Ғылыми-зерттеу  жұмыстарының  нәтижесінде  пайда  болып  жатқан  жаңа 
білімдер оптика пәнінің мазмұнына да ӛзгерістер енгізуді қажет етіп отырады. 
Оптика пәні бойынша лабораториялық сабақтарда физикалық эксперимент 
және  фронтальдық  лабораториялық  жұмыстарды  орындауда    (ақпараттық 
технологияларды  қолдану)  виртуальдық  модельдерді  компьютер  арқылы 
қолдану  жетіспейтін  құрал-жабдықтардың  орнын  толтыруда  септігін  тигізді. 
Сол  арқылы  студенттердің  физикалық  эксперименттерді  ӛз  бетінше 
орындауына,  физикалық  білімдерін  ӛздігінен  жетілдіруге  мүмкіндік 
жасалынды[147].     
Лабораториялық  сабақтарда  виртуальдық  модель  келесі  жұмыстарды 
орындауда  қолданылды:  Дифракция  және  интерференция  (В),  дифракциялық 
тор  (В),  оптикалық  системаларды  моделдеу  (В),  бір  саңлаулы  Фраунгофер 
дифракциясын  оқып  үйрену  (В),  линзаның  қисықтық  радиусын  Ньютон 
сақинасының кӛмегімен анықтау (В), фотоэффект құбылысын зерттеу, комптон 
эффектісі (В) т.б.   
Жоғарыда  аталған  жұмыстарды  орындауда  біз  «Ашық  физика  1.1» 
бағдарламасын  қолдандық.  Жұмысты  орындау  барысын  студенттердің 
креативтілігін  қалыптастыру  мақсатында  эвристикалық  әдістерді  қолданып 
отырдық.  Тӛменде  біз  кейбір  лабораториялық  жұмыстарды  мысал  ретінде 
кӛрсетеміз.  
Бір саңлаулық Фраунгофер дифракциясын оқып ҥйрену.  
Жұмыстың мақсаты: 
1.
 
Когерентті  жарықтың  бір  саңлаулық  Фраунгофер  дифракциясы 
схемасымен танысу.  
2.
 
Ӛзара параллель сәулелердің дифракциясы бұрыштарын анықтау. 
3.
 
Студенттердің  ой  ұшқырлығын,  жұмысты  ӛзіндік  орындаудағы 
икемділігін,  эксперименттік  есептерді  шешуде  ерекше  жауаптарды  алуға 
қабілетіліктерін қалыптастыру. 
Қысқаша теория: 
Фраунгофер  дифракциясы  жарық  кӛзі  мен  бақылау  нүктесі  дифракция 
тудырған  кедергіден  шексіз  қашықтықта  болғанда  байқалады.  Бір  саңлаулық 
Фраунгофер дифракциясын бақылау схемасы 39-суретте кӛрсетілген.  
 

 
118 
 
 
Сурет 39 - Фраунгофер дифракциясын бақылау схемасы 
 
Параллель  монохромат  жарық  шоғы  1  саңлауға  2  нормаль  жасап  түседі. 
Гюйгенс  принципі  бойынша  саңлаудың  жазықтықтағы  әрбір  нүктесі  екінші 
реттік толқындардың кӛзі болады, олар барлық бағытқа дифракция бұрыштары 
φ
1
,  φ
2
,….  жасап  тарайды,  яғни  саңлау  арқылы  ӛткенде  дифракцияланады. 
Дифракцияланған 
шоқтар 
когерентті 
болады, 
егер 
үстемеленсе 
интерференцияланады.  Интенсивтілігі  периодты  түрде  таралатын  жолақ 
түріндегі интерференцияның нәтижесі L қашықтықтағы экранда 3 бақыланады. 
Френель  зоналары  әдісі  негізіндегі  дифракциялық  максимум  шарты  мына 
формуламен анықталады:  
                                       


2
1
2
sin





m
d
   (m=1,2,…).                                (1) 
 
Бір саңлаулық интерференция картинасының дәлірек есебін дифракциялық 
бұрыштарды анықтайтын, дифракциялық максимумдарға сәйкес келетін келесі 
формула береді: 
 
  бірінші реттік    

1
sin

d

1.43

 
                                       екінші реттік      

2
sin

d

46
.
2

                            (2) 
  үшінші реттік    


47
.
3
3
sin


d
 
 
Осы  формуладан  саңылаудың  ені 
d
-ны  және  толқын  ұзындығын 

  біле 
отырып  амплитуда  а  және  жарық  интенсивтігі  максимал  болатын  экрандағы 
бағытты  теория  жүзінде  есептеуге  болады.  Осындай  есептеулерді  берілген 
саңылау мен экран аралығы 
L
 мәні және экспериментте ӛлшенген  а


2
 және а
3
 
арқылы жүргізуге болады. (аз бұрыштар үшін 

sin

tg

) .Сонда :  
 
                                        

sin
1
L
a
1


L
a
2
2
sin



L
a
3
3
sin


.                          (3) 
 
Өлшеу әдісі мен тәртібі: 

 
119 
Суретті  мұқият  қараңдар,  барлық  ӛзгерістерді  табыңдар  және 
эксперименттің  басқа  элементтерін  табыңдар.  Сонан  соң  оларды  конспектіге 
сызып алыңдар. 
Лабораториялық жұмысты орындауға оқытушыдан рұқсат алыңдар. 
 
                     
 
 
Сурет 40 – жарық дифракциясы 
 
Ӛлшеулер:  
1.  Тышқан  маркерін  ӛзгерткіштің  қозғалтқышына  спектр  суретіне 
жақындатып апарыңдар, тышқанның сол жақ батырмасын басыңдар, ол басулы 
тұрғанда  қозғалтқышты  топтама  үшін  1-кестеден  алынған 
1

  толқын 
ұзындығын  орнатқанға дейін жылжытыңдар . 
2. Осы сияқты тышқанмен саңылаулар арасы қашықтығын ӛзгерткішті іліп 
алып,  минимал  қашықтық 
d
=2  мм  етіп  орнатыңдар.  Экрандағы  шаманы 
пайдаланып,  0-ден  және  бірінші  максимум  арасы  а
1
,  а
2
  –  нольдік  және  екінші 
максимум  арақашықтығы  және  тӛртінші  максимумы  дейік.  Осы  мәндерді  2-
кестеге  жаз. 
d
  мәні  0,5  мм-ге  дейін  арттырып,  осы    ӛлшемдерді  тӛрт  рет 
қайталаңыз.  
3.  Кестеге  сәйкес  толқын  ұзындығы 

  жаңа  мәндерін  орнатып,  2-пункт 
бойынша ӛлшеулерді қайталаңдар, нәтижелерін 3,4,5 кестелерге жазыңдар. 
 
Кесте 7  _____  

(нм) толқын ұзындығының мәндері  
 
Топтама 









1
 
4
00 
4
05 
4
10 
4
15 
4
20 
4
25 
4
30 
43


2
 
5
00 
5
05 
5
10 
5
15 
5
20 
5
25 
5
30 
54


3
 
5
80 
5
85 
5
90 
5
95 
6
00 
6
05 
6
10 
61


4
 
6
30 
6
35 
6
40 
6
45 
6
50 
6
55 
6
60 
66


 
120 
 
Кесте 8  ______  Ӛлшеу нәтижелері 


 ____     нм 
 
d, мм 
2,0 
2,5 
3,0 
3,5 
4,0 
a
1
, мм 
 
 
 
 
 
a
2
, мм 
 
 
 
 
 
а
3
, мм 
 
 
 
 
 
а
4
, мм 
 
 
 
 
 
sin 

1*
10

 
 
 
 
 
sin 

2*
10
3
 
 
 
 
 
 
sin 

3*
10
3
 
 
 
 
 
 
sin 

4*
10
3
 
 
 
 
 
 
 
Нәтижелерді ӛңдеу және есепті дайындау. 
1.  Экрандағы  шкаламен  а
1

2

3

4
  мәндерін  ӛлшеп,  оларды  кестеге 
енгізіңдер. 
2. (10) формула бойынша есептеп , кестеге дифракция синустарының мәнін 
енгізіңдер. 
3.  Алынған  нәтижелерді  (1)  формула  бойынша  есептелген  теориялық 
мәндермен салыстырыңдар.  
4.  Дифракция бұрыштарын ӛлшеудің абсолют  қатесін бағалаңдар. 
5.  Саңлаудың ӛлшемін минимал мәніне дейін ӛзгертіп, толқын ұзындығын 
тұрақты  етіп,  дифракциялық  суреттің    ӛзгеруін  сапалық  жағынан  бақылаңдар 
және оны ӛздеріңнің есептеріңде кӛрсетіңдер.    
Ӛзін-ӛзі тексеру сҧрақтары.  
1. Фраунгофер дифракциясы деп нені айтамыз? 
2. Френель дифракциясы деп нені айтамыз? 
3. Жарық толқыны дегеніміз не? 
4. Френель зонасы дегеніміз не? 
5. Пуассон дағы деген не, ол не үшін пайда болады? 
6.  Френель  және  Фраунгофер  дифракциялары  үшін  максимумдар  және 
минимумдар шартын жазыңдар.  
 «Ашық 
физика 
1.1» 
бағдарламасы 
студенттердің 
креативтілік 
кӛрсеткіштерін  байқатуда  маңызды  орын  алды.  Сонымен  қатар  «оптика»  пәні 
бойынша  тӛмендегі  тақырыптарда  комплекстік  лабораториялық  жұмыстар 
орындалды:  
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №1 
Тақырыбы:  Бір  саңылаудағы  дифракция  –  видеорегистратор  кӛмегімен    
кӛрсеткіштерді жазу және бағалау 
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №2 
Тақырыбы: Майкельсон интерферометрін пайдалана отырып, He-Ne жарық 
лазері толқынының ұзындығын анықтау 
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №3 

 
121 
Тақырыбы:  Мах-Цендер  интерферометрін  оптика  бойынша  монтаждау 
подставкасында орнықтыру  
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №4 
Тақырыбы:  Мах  –  Цендер  интерферометрі  арқылы  ауаның  сыну 
кӛрсеткішін анықтау 
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №5 
Тақырыбы:  Лазер  оптикасында  пластинаға  Майкельсон  интерферометрін 
орнату 
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №6 
Тақырыбы:  Түрлі  түсті  жарық  фильтрлерін  қолдана  отырып  жұту 
құбылысы  
Бұл  жоғарыда  аталған  жұмыстарды  сабақта  орындау  ақпараттық 
технологиялардың  дамыған  кезеңінде  студенттер  үшін  ерекше  мүмкіндіктер 
туғызды. Әсіресе, студенттер приборларды ӛздері құрастырып эксперименттің 
нәтижесін  компьютер  арқылы  бақылап  отырды.    Демек,  жоғарыда  аталған 
комплекстік 
лабораториялық 
жұмыстар 
– 
жаңа 
ақпараттық 
технологиялардың кӛмегімен орындалынатын жұмыстар болып табылады. Осы 
жұмыстар  бойынша  лабораториялық  әдістемелік  құрал  жасалынды.  Осы 
жұмыстардан мысалдар келтірейік: 
ЗЕРТХАНАЛЫҚ  ЖҰМЫС  №1  
Тақырыбы:  Бір  саңылаудағы  дифракция  –  видеорегистратор  кӛмегімен    
кӛрсеткіштерді жазу және бағалау 
Эксперимент мақсаты: 
1.  Әртүрлі  ені  бар  саңылауларда  дифракциялық  үлгілердің  таралу 
интенсивтілігін жазу және моделдеу. 
2. Саңылаудың енін анықтау. 
Принциптер: 
Фраунгофер  дифракциясы  кезінде    жарықтың  параллель  толқындық 
шоғыры  дифракция  объектісіне  дейін  және  одан  кейін  зерттеледі.  Бұл 
дифракция объектісіне дейін шексіз қашықтықта орналастырылған жарық кӛзі 
мен  одан  кейін  шексіз  алыс  қашықтықта  орналасқан  экранға  сәйкес  келеді. 
Эсперимент жүзінде бұл сәуле траекториясына, яғни дифракция объектісі мен 
жарық кӛзінің арасына орналастырылған жинағыш линзалар кӛмегімен жүзеге 
асырылады.  
Френель  дифракциясы  жағдайында  жарық  кӛзі  мен  экран  дифракция 
нысанынан  белгілі  бір  қашықтықта  орналастырылады.    Қашықтық  артқан 
сайын,  Френель дифракциясының моделі  Фраунгофер дифракциясы моделіне 
ұқсас  болады.  Дифракция  моделін  есептеу  Фраунгофер  дифракциясы 
жағдайында оңай болады. Сондықтан бұл жерде сипатталатын эксперименттер 
Фраунгофер тұжырымына негізделген. 
Дифрракция  құбылысы  сондай-ақ,  интенсивтілігі  жоғары  және когерентті 
лазер  жарығы  кӛмегімен  де  демонстрацияланады.  Келіп  түсетін  параллель 
жарықтың 
дифракциясы 
және 
саңылаудың 
апертурасы 
саңылау 
диафрагмасының  геометриялық  кӛлеңкесінде  (41-ші  суреттегі  сұр  аймақ) 
жарықтың  таралуын  қамтамасыз  етеді.  Сондай-ақ,  жазықтықта  жарық  және 

 
122 
қараңғы  аймақтардың  моделі  байқалады  (мысалы,  экранда  немесе  ақ  қағаз 
бетінде).  Мұны геометриялық оптика заңдарымен түсіндіруге болмайды. 
Мұны  түсіндірудің  бір  ғана  жолы  –  жарықтың  толқындық  қасиеті  және 
экранда саңылау апертурасынан шығатын шексіз кӛп сәулелердің қабаттасуын 
экранда  дифракция  моделі  ретінде  бақылау.    Белгілі  бір  бағыттағы  барлық 
сәулелердің  қабаттасуы  деструктивті  немесе  конструктивті  интерференция 
құбылысын береді. 
41  -  суретте  саңылаудың  бір  жартысынан  шыққан  бӛлшек  саңылаудың 
екінші  жартысынан  шыққан  бӛлшекпен  бірдей  болып,  олар  қабаттасқанда 
бірін-бірі  ӛшіретінін  демонстрациялайтын  қарапайым  тәсіл  сипатталған. 
Саңылаудан 
n

  бұрышпен  шыққан  бӛлшектер  үшін  орталық  сәуле  мен  одан 
алыс  жатқан  сәулелер  арасындағы 
n
S

  айырым  жарықтың  толқын 
ұзындығының 

 жартысына еселі: 
 
                                      
2

n
S
n


   
...
3
,
2
,
1

n
                                               (4) 
 
Дифрацияның  аз  бұрыштары 

  және  экранға  дейінгі  үлкен  қашықтық  L 
үшін мына формула қолданылады: 
 
                                          
L
2
n
n
n
n
õ
b
S
S







                                            (5) 
 
Деструктивті  (жоюшы)  интерференция  шартынан  (1)  толқын  ұзындығын 
тауып аламыз: 
                                                 
L
b
õ
ò


n

                                                         (6) 
 
Бұл  қатынас 

  толқын  ұзындығы  мен  эксперимент  геометриясы 
арасындағы байланысты анықтайды. Егер саңылау ені белгілі болса, онда (7) 
теңдеуден 

  толқын  ұзындығын  тауып  алуға  болады.  Ал  егер  монохромат 
жарықтың  толқын  ұзындығы  белгілі  болса,  эксперименттегі  дифрациялық 
нысанның ӛлшемін (саңылаудың ені) анықтауға болады. 
Дифракция  моделін  дәл  есептеу  үшін  тербеліс  күйі  саңылаудан  әртүрлі 
фазамен  шығатын  бӛлшектер  ағынынан  құралады.  Нәтижесі  –  экраннан  х  
қашықтықтағы  дифракциялық  жарықтың  ӛріс  кернеулігінің    А  амплитудасы. 
A(x) 
амплитудасының  таралуынан  жарық  интенсивтілігінің  таралуы 
есептелінеді: 
 
                                                I(x) = A
2
(x).                                                    (8) 
 
 
 
 

 
123 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b: саңылау ені 
L: экран мен саңылау арасындағы қашықтық 
x
2
: центрден интенсивтіліктің екінші минимумына дейінгі қашықтық 
a
2
:екінші жоюшы интерференция бақыланатын бағыт 
Δs
2
: сәулелердің жүріс айырымы 
S: экран (қағаз беті немесе CCD видеорегистратор матрицасы) 
 
Сурет 41 - Саңылаудағы жарық дифрациясының сұлбалық кӛрінісі 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Сурет 42 -  Саңылау дифракциясы моделінің  интенсивтілігі 
 
Бір  саңылаулы  дифракция  бұрышы  аз  болған  жағдайда 



sin
  және 
f
x
tg


(f-линзаның  фокус  арақашықтығы,  кескінін  видеорегистратордың 
менюінен қараңыз) мына формула қолданылады: 
 
                                           
2
2
)
(
)
(
sin
)
(







b
b
I

                                             (9) 
                                                                                           
Әртүрлі  b  енді  саңылаулар  үшін  экрандағы  таралу  интенсивтілігі  42-ші 
суретте  кӛрсетілген.  Дифракцияның  ең  аз  мәнінің  интенсивтілігі  бірдей 
қашықтықта берілген. Ең  үлкен мәнінің тӛменгі реттегі интенсивтілігі нӛлінші 
реттегі  негізгі  максимумға  қарай  ығысады.  Екінші  максимал  мәнге  жақын 
жатқан ең үлен рет екі екінші ретті минимал мәндердің арасында орналасады. 
Видеотіркеуіш көмегімен таралу интенсивтілігін жазып алу: 

 
124 
Экспериментте  дифракция  моделінің  I(a)  таралу  интенсивтілігі  CCD 
матрицалы  видеотіркеуіш  кӛмегімен  жазылады.  Дифракция  моделі  2048 
пиксельді CCD матрицада (CCD: зарядтық байлансы бар құрал)  алынады және  
тізбекті интерфейс арқылы компьютерге беріледі. 
Компьютердің  бағдарламалық  қамтамасыздандырылуы  берілгендерді 
тіркеуішпен байланысқан және I(a) таралу интенсивтілігін демонстрациялайды. 
Осылайша,  оның  мәнін  (15)  теңдеуге  сәйкес  есептелетін  теориялық  күтілетін 
нәтижелермен салыстыруға мүмкіндік береді. 
Қауіпсіздік бойынша нұсқаулар: 
He-Ne  лазері  «Лазер  құрылғысының  қауіпсіздігі»  2  норм  EN  60825-1 
класты  қауіпсіздік  талаптарына  сәйкес  келеді.  He-Ne  лазерін  қолдану 
қауіпсіздігі қауіпсіздік шараларын түгел сақтағанда мүмкін болады. 
-
 
Лазер сәулесіне ешқашан тура қарамаңыз. 
-
 
Лазердің кӛзді кӛр ететін әсері бар. 

жүктеу 1.33 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет