İkiqat yarıq müdaxiləsi - problemlər və həllər
1. Sarı işıq iki yarıqdan keçir və ekranda interferensiya nümunəsi müşahidə olunur.
(1) Sarı işığın yerinə mavi işığı qoysaq, parlaq saçaqların eni artacaq
(2) Yarıqlar arasındakı məsafə minimuma endirilərsə , parlaq saçaqların eni artacaq
(3) İşığın intensivliyi mərkəzi kənardan uzaqda olduqda azalır
(4) İşığın intensivliyi mərkəzi kənardan uzaqda olduqda sabitdir
Düzgün ifadə hansıdır?
Həll
Yarıqlar arasındakı məsafə yarıq və ekran arasındakı məsafədən kiçikdir, ona görə də bucaq çox kiçikdir. Sonra,
İkiqat yarıqlı müdaxilənin tənliyi (konstruktiv müdaxilə )
d = yarıqlar arasındakı məsafə , y = parlaq xətt ilə mərkəzi kənar arasındakı məsafə , l = ekranla yarıq arasındakı məsafə , n = r sırası , λ = dalğa uzunluğu
(1) Sarı işığın yerinə mavi işığı qoysaq , parlaq saçaqların eni artacaq
Yuxarıdakı tənliyə əsasən, parlaq xətlərin sayı (n) dalğa uzunluğuna (λ) tərs mütənasibdir. Dalğa uzunluğu azalarsa, parlaq xətlərin sayı (n) artır. Sarı işığın dalğa uzunluğu mavi işığa nisbətən daha böyükdür (daha kiçik tezlik). Sarı işığın rəngi mavi rəngə dəyişdirilərsə, dalğa uzunluğu azalır, buna görə də parlaq xətlərin sayı (n) artır.
Bu ifadə doğrudur.
(2) Yarıqlar arasındakı məsafə minimuma endirilərsə, parlaq saçaqların eni artacaq.
Yuxarıdakı düstura əsasən, yarıqlar arasındakı məsafə (d) parlaq xətlərin sayına (n) düz mütənasibdir. Əgər yarıqlar arasındakı məsafə minimuma endirilərsə, parlaq xətlərin sayı (n) azalır.
Bu ifadə yanlışdır.
(3) İşığın intensivliyi mərkəzi kənardan uzaqda olduqda azalır
İntensivlik işıq səviyyəsi ilə əlaqədardır. Məsafə böyükdürsə, intensivlik kiçikdirsə (işıq qaralırsa), intensivlik məsafə ilə tərs mütənasibdir.
Bu ifadə doğrudur.
(4) İşığın intensivliyi mərkəzi kənardan uzaqda olduqda sabitdir
Bu ifadə yanlışdır.
2. İşıq, araları 2 mm olan iki yarıqdan düşür və naxışın mərkəzindən 1 mm məsafədə yerləşən dördüncü dərəcəli parlaq xəttdən 1 m məsafədə ekranda işıq yaradır. İstifadə olunan işığın dalğa uzunluğu nədir?
Məlumdur:
Yarıqlar arasındakı məsafə (d) = 2 mm = 2 x 10 -3 m
r (n) = 4 sırası
Ekran və yarıq arasındakı məsafə (l) = 1 metr
Dördüncü dərəcəli parlaq xətt ilə naxışın mərkəzi arasındakı məsafə (y) = 1 mm = 1 x 10 -3 m = 10 -3 m
Axtarılan: Dalğa uzunluğu ( λ)
Həll yolu:
İkiqat yarıq interferensiyasının tənliyi:
d sin θ = n λ
İşığın dalğa uzunluğu ( λ):
3. Ekrandan 1 metr aralıda, bir-birindən 3 mm-lik iki yarıq. Əgər naxışın mərkəzindən 1 mm aralıda altıncı dərəcəli parlaq xətt çıxarılıbsa, istifadə olunan işığın dalğa uzunluğu nə qədərdir?
Məlumdur:
Yarıqlar arasındakı məsafə (d) = 3 mm = 3 x 10 -3 m
r (n) = 6 sırası
Ekran və yarıq arasındakı məsafə (l) = 1 metr
Altıncı dərəcəli parlaq xətt ilə naxışın mərkəzi arasındakı məsafə (y) = 1 mm = 1 x 10 -3 m = 10 -3 metr
İstənilən: İşığın dalğa uzunluğu ( λ)
Həll yolu:
İşığın dalğa uzunluğu ( λ)
1. Sual: İkiqat yarıqlı müdaxilənin əsas prinsipi nədir?
Cavab: İkiqat yarıqlı interferensiya, bir-birinə yaxın iki yarıqdan çıxan dalğaların üst-üstə düşməsindən yaranır və bu da konstruktiv və dağıdıcı interferensiya sahələrinə gətirib çıxarır.
2. Sual: Ekranda parlaq və tünd rəngli saçaqlar necə əmələ gəlir?
Cavab: Parlaq saçaqlar (maksimumlar) dalğa təpələri üst-üstə düşdüyü zaman konstruktiv müdaxilədən, tünd saçaqlar (minima) isə bir yarıqdan çıxan təpə digər yarıqdan çıxan novla üst-üstə düşdüyü zaman dağıdıcı müdaxilədən yaranır.
3. Sual: Niyə monoxromatik işıq adətən ikiqat yarıqlı təcrübədə istifadə olunur?
Cavab: Monoxromatik işıq sabit dalğa uzunluğunu təmin edir və aydın və sabit interferensiya nümunəsi yaradır.
4. Sual: İşığın dalğa uzunluğunun dəyişməsi interferensiya naxışına necə təsir edir?
Cavab: Dalğa uzunluğunun artırılması saçaq məsafəsini artırır, dalğa uzunluğunun azaldılması isə azaldır.
5. Sual: İki yarıq arasındakı məsafə interferensiya nümunəsinə necə təsir göstərir?
Cavab: Yarıqlar arasındakı məsafə nə qədər böyükdürsə, ekranda interferensiya zolaqları bir-birinə bir o qədər yaxınlaşır.
6. Sual: Elektron kimi hissəciklərlə ikiqat yarıqlı interferensiya müşahidə edilə bilərmi?
Cavab: Bəli, elektron kimi hissəciklər dalğa-hissəcik ikililiyini nümayiş etdirir və ikiqat yarıqlardan keçdikdə işığa bənzər interferensiya nümunələri göstərir.
7. Sual: Parlaq bir saçağa çatan dalğalar arasındakı yol fərqi nədir?
Cavab: Parlaq bir saçaqdakı yol fərqi dalğa uzunluğunun inteqral qatıdır, məsələn, 0, λ, 2λ və s.
8. Sual: İkiqat yarıqlar və ekran arasındakı məsafə interferensiya naxışına necə təsir edir?
Cavab: Yarıqlar və ekran arasındakı məsafə artdıqca, saçaqlar arasındakı məsafə daha da artır.
9. Sual: Mərkəzi maksimum interferensiya modelində nəyi təmsil edir?
Cavab: Mərkəzi maksimum, ikiqat yarıqların birbaşa qarşısındakı ən parlaq nöqtədir, burada hər iki yarıqdan gələn dalğalar ekrana eyni məsafəni qət edir və nəticədə konstruktiv müdaxilə yaranır.
10. Sual: İnterferensiya nümunəsini çılpaq gözlə görmək mümkündürmü?
Cavab: Adətən, interferensiya zolaqları bir-birinə çox yaxın olur və çılpaq gözlə görmək mümkün deyil, buna görə də baxış ekranı və ya detektor istifadə olunur.
12. Sual: İşıq mənbəyi ağ işıq mənbəyi ilə əvəz edildikdə interferensiya nümunəsi ilə nə baş verir?
Cavab: Ağ işıq, fərqli dalğa uzunluqları bir az fərqli yerlərdə müdaxilə etdiyi üçün rəngli saçaqlarla əhatə olunmuş mərkəzi ağ bir saçaq yaradır.
13. Sual: Koherentlik ikiqat yarıqlı interferensiya ilə necə əlaqəlidir?
Cavab: Aydın bir müdaxilə nümunəsi üçün iki yarıqdan gələn işıq mənbələri əlaqəli olmalıdır, yəni sabit bir faz əlaqəsini qorumalıdırlar.
14. Sual: Tək fotonlu təcrübələr ikiqat yarıqlı müdaxilənin anlaşılmasında nə üçün əhəmiyyətlidir?
Cavab: Tək fotonlu təcrübələr göstərir ki, fərdi fotonlar öz-özlərinə müdaxilə edə bilər və bu da dalğa-zərrəcik ikililiyi konsepsiyasını daha da dəstəkləyir.
15. Sual: Hər bir yarığın eni interferensiya nümunəsinə necə təsir edir?
Cavab: Daha geniş yarıq daha geniş difraksiya nümunələrinə səbəb olacaq ki, bu da üst-üstə düşəcək və interferensiya nümunəsinin görünürlüyünü və kəskinliyini dəyişdirəcək.
16. Sual: Superpozisiya prinsipi interferensiyada hansı rol oynayır?
Cavab: Superpozisiya prinsipi, üst-üstə düşən dalğaların ümumi yerdəyişməsinin onların fərdi yerdəyişmələrinin cəmi olduğunu bildirir. Bu, ikiqat yarıqlı təcrübələrdə konstruktiv və dağıdıcı müdaxiləyə səbəb olur.
17. Sual: İkiqat yarıqlı interferensiya işıqdan başqa digər dalğa növləri ilə də baş verə bilərmi?
Cavab: Bəli, interferensiya fundamental dalğa fenomenidir və səs dalğaları, su dalğaları və hətta elektronlar kimi maddə dalğaları ilə müşahidə edilə bilər.
18. Sual: Yarıqlardan biri örtüldükdə interferensiya nümunəsi ilə nə baş verir?
Cavab: Bir yarığı örtmək interferensiya naxışını aradan qaldıracaq və yalnız tək açıq yarıqdan difraksiya naxışı müşahidə olunacaq.
19. Sual: İkiqat yarıqlı təcrübə dalğa-zərrəcik ikililiyi konsepsiyası ilə necə əlaqəlidir?
Cavab: İkiqat yarıqlı təcrübə göstərir ki, elektron kimi hissəciklər dalğabənzər davranış (müdaxilə) və hissəcikbənzər davranış (fərdi hissəciklər kimi aşkar edilə bilər) nümayiş etdirə bilər ki, bu da dalğa-hissəcik ikililiyini vurğulayır.
20. Sual: Zərrəciklər hansı yarıqdan keçərkən müşahidə edildikdə interferensiya nümunəsi ilə nə baş verir?
Cavab: Müşahidə aktı dalğa funksiyasını məhv edir və müdaxilə nümunəsi yox olur, bu da kvant mexanikasının müşahidəçinin müşahidə olunana təsir etməsi prinsipini göstərir.
İkiqat yarıqlı müdaxilənin başa düşülməsi həm klassik dalğa optikasında, həm də kvant mexanikasında əsasdır və işığın və maddənin mürəkkəb təbiətini ortaya qoyur.
