Foirmle Eadar-theachd Solais
'S e rud a th' ann an bacadh solais a thachras nuair a choinnicheas dà thonn solais no barrachd agus a bhios ag eadar-obrachadh le chèile, a' cruthachadh pàtran de chuairteachadh dian solais a dh'fhaodas a chèile a neartachadh no a lagachadh. Chithear an rud seo ann an diofar shuidheachaidhean, leithid an deuchainn dà-shliseag, an deuchainn film tana, agus deuchainn bacadh Michelson. Bruidhnidh an t-artaigil seo air bun-theòiridh bacadh solais, foirmlean co-cheangailte ri bacadh, agus grunn thagraidhean practaigeach ann am beatha làitheil.
Teòiridh Bhunasach Eadar-theachd Solais
Bidh bacadh solais a’ tachairt nuair a choinnicheas dà thonn solais co-leanailteach. Thathar ag ràdh gu bheil tonnan solais co-leanailteach ma tha eadar-dhealachadh ìre seasmhach agus an aon thonn-fhaid aca. Nuair a choinnicheas dà thonn, is e an leud iomlan aig gach puing suim vectar leudan an dà thonn. Tha dà phrìomh sheòrsa bacadh ann:
1. Eadar-theachd Togail: Bidh seo a’ tachairt nuair a choinnicheas bàrr aon tonn ri bàrr tonn eile, agus mar sin bidh an leud iomlan nas motha. Bidh eadar-theachd togail a’ cruthachadh raointean soilleire anns a’ phàtran eadar-theachd.
2. Eadar-theachd Sgriosail: Bidh seo a’ tachairt nuair a choinnicheas bàrr aon tonn ri bonn tonn eile, agus mar thoradh air sin bidh meud iomlan nas lugha no eadhon neoni ann. Bidh eadar-theachd sgriosail a’ cruthachadh raointean dorcha anns a’ phàtran eadar-theachd.
Foirmle Eadar-theachd Sliot Dùbailte
Is e aon de na deuchainnean clasaigeach a tha a’ sealltainn bacadh solais an deuchainn dà-shliseag a rinn Thomas Young tràth san 19mh linn. Anns an deuchainn seo, thèid solas a thoirt tro dhà shliseag chumhang faisg air a chèile, a’ cruthachadh pàtran bacadh air scrion air cùl nan sliotan. Is e am foirmle a thathar a’ cleachdadh gus suidheachadh nan còmhlan solais is dorcha obrachadh a-mach sa phàtran bacadh:
[d sin θ = n θ] (airson còmhlain shoilleir)
[d sin = (n + 1/2) lambda] (airson còmhlain dhorcha)
Càite:
– ’S e d an t-astar eadar an dà bheàrn.
– ’S e θ an ceàrn a chruthaicheas an loidhne bhon t-sliseag chun a’ phuing air an sgrion.
– ’S e n òrdugh nan còmhlan aotrom no dorcha (n = 0, 1, 2, …).
– ’S e λ tonn-fhaid an t-solais a thathar a’ cleachdadh.
Foirmle Eadar-theachd ann an Sreathan Tana
Faodaidh bacadh tachairt ann am filmichean tana cuideachd, leithid filmichean ola air filmichean uisge no siabann. Anns na cùisean sin, is e solas a tha a’ nochdadh bho aghaidh is cùl an fhilm a tha ag adhbhrachadh bacadh. Bidh tiughas an fhilm agus clàr-amais ath-tharraingeach an stuth a’ dearbhadh nan suidheachaidhean airson bacadh togail is millteach. Is e am foirmle choitcheann airson bacadh ann am filmichean tana:
[2t = (m + \frac{1}{2}) \frac{\lambda}{n} \] (airson eadar-theachd togail)
\[ 2t = m \frac{\lambda}{n} \] (airson eadar-theachd millteach)
Càite:
– 'S e t tiughas an fhilm.
– ’S e slàn-àireamh a th’ ann am m (0, 1, 2, …).
– ’S e λ tonn-fhaid an t-solais.
– ’S e n clàr-amais ath-tharraingeach an fhilm thana.
Eadar-mheudair Michelson
'S e inneal a th' ann an eadar-theachdair Michelson a bhios a' cleachdadh prionnsapal an eadar-theachd gus tonnan solais, atharrachaidhean clàr-amais ath-tharraingeach, no faid optigeach a thomhas le mionaideachd mhòr. Tha an eadar-theachdair air a dhèanamh suas de thùs solais, sgàthan leth-shoilleir (sgoltaiche beam), agus dà sgàthan meòrachail. Tha solas bhon thùs air a roinn ann an dà ghathan leis an t-sgoltaiche beam, air a nochdadh leis an dà sgàthan, agus an uairsin air ath-chur còmhla leis an t-sgoltaiche beam gus pàtran eadar-theachd a chruthachadh.
Is e am foirmle bhunasach a thathar a’ cleachdadh anns an eadar-theachdair Michelson:
[ΔL = mΔL]
Càite:
– ’S e ΔL an diofar ann am fad na slighe optaigeach eadar dà ghath solais.
– ’S e m an àireamh de chòmhlain eadar-theachd a chaidh fhaicinn.
– ’S e λ tonn-fhaid an t-solais.
Tagraidhean Bacadh Solais
Tha grunn thagraidhean practaigeach aig bacadh solais ann am beatha làitheil agus teicneòlas an latha an-diugh:
1. Optaigs Mhionaideach: Bithear a’ cleachdadh eadar-theachd ann an ionnstramaidean tomhais àrd-mhionaideach, leithid an eadar-theachdair Michelson, gus tonn-fhaid solais, gluasad ìre, agus tiugh fhilmichean tana a thomhas.
2. Còmhdaichean an-aghaidh meòrachadh: Bithear a’ cleachdadh dhòighean-obrach eadar-theachd gus còmhdachaidhean an-aghaidh meòrachadh a dhealbhadh air lionsan camara agus speuclairean. Bidh na còmhdachaidhean seo a’ lughdachadh meòrachadh solais le bhith a’ cruthachadh eadar-theachd millteach.
3. Speictreasgopaidh: Cleachdar eadar-theachd ann an speictreasgopaidh cruth-atharrachaidh Fourier (FTIR) gus sgrùdadh a dhèanamh air speactram solais a tha air a fhilleadh no air a thar-chur le sampall.
4. Conaltradh Optaigeach: Ann an teicneòlas snàithleach optaigeach, thathar a’ cleachdadh eadar-theachd gus càileachd chomharran solais a thèid a thar-chur tro shnàithleach optaigeach a thomhas agus a smachdachadh.
5. Holografaidh: 'S e dòigh ìomhaighean a th' ann an holografaidh a bhios a' cleachdadh bacadh solais gus ìomhaighean trì-thaobhach a chlàradh agus ath-riochdachadh.
Eisimpleir de Dhuilgheadas Eadar-theachd Solais
Gus ar tuigse air bacadh solais a shoilleireachadh, leig dhuinn sùil a thoirt air beagan cheistean eisimpleireach:
Eisimpleir Ceist 1: Eadar-theachd Sliot Dùbailte
A’ toirt fa-near gu bheil solas le tonn-fhaid de 600 nm a’ dol tro dhà shliotan 0,5 mm bho chèile, obraich a-mach ceàrn a’ chiad chòmhlain shoilleir (n=1) air an sgrion a tha fada bho na sliotan.
Fuasgladh:
Cleachd am foirmle eadar-theachd dà-shliseag airson na còmhlain shoilleir:
\[ d \sin \theta = n \ lambda \]
Cuir na luachan aithnichte an àite:
[0,5 × 10⁻³ sin ₹ = 1 × 600 × 10⁻¹]
[sin = \frac{600 × 10^{-9}}{0,5 × 10^{-3}}]
[sin = 1,2 × 10⁻³]
[theta = arcsin(1,2 × 10-3) timcheall air 0,069 ceum]
Eisimpleir Ceist 2: Eadar-theachd Film Tana
Tha film tana le clàr-amais ath-tharraingeach de 1,5 agus tiugh de 300 nm air a chur air fo-strat. Obraich a-mach tonn-fhaid an t-solais a tha a’ fulang eadar-theachd togail ma tha an solas a’ tuiteam ceart-cheàrnach ris an fhilm.
Fuasgladh:
Cleachd am foirmle eadar-theachd togail air sreathan tana:
[2t = (m + \frac{1}{2}) \frac{\lambda}{n} \]
Airson a’ chiad eadar-theachd togail (m=0):
[2 × 300 × 10⁻⁷ = 1/2 × 1,5]
[600 × 10⁻⁶ = ³/³]
[lambda = 1800 × 10-9]
[lambda = 600 nm]
Co-dhùnadh
Tha bacadh solais na rud cudromach ann am fiosaig optaigeach a tha a’ cluich pàirt chudromach ann an grunn thagraidhean teicneòlais. Le bhith a’ tuigsinn nam foirmlean co-cheangailte ri bacadh solais, leithid an fheadhainn a chaidh a chleachdadh anns an deuchainn dà-shliot, bacadh film tana, agus eadar-theachdair Michelson, is urrainn dhuinn an rud seo a sgrùdadh agus a chleachdadh airson grunn adhbharan saidheansail agus teicnigeach. Chan e a-mhàin gu bheil an rud seo gar cuideachadh le bhith a’ tuigsinn nàdar bunaiteach an t-solais ach tha e cuideachd a’ toirt seachad innealan airson ùr-ghnàthachadh ann an grunn raointean, bho optaig mionaideach gu conaltradh optaigeach agus holografaidh.
