ຕົວຢ່າງຂອງບັນຫາການກະຈາຍແສງ
ການຫັກເຫຂອງແສງແມ່ນປະກົດການທີ່ເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄື້ນແສງຜ່ານຊ່ອງເປີດແຄບໆ ຫຼື ອ້ອມຮອບອຸປະສັກ ແລະ ກະແຈກກະຈາຍອອກໄປ. ປະກົດການນີ້ໃຫ້ຫຼັກຖານວ່າແສງມີຄຸນສົມບັດຂອງຄື້ນ ແລະ ເປັນແນວຄວາມຄິດທີ່ສຳຄັນໃນຟີຊິກ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບຕົວຢ່າງທົ່ວໄປຂອງບັນຫາການຫັກເຫຂອງແສງ, ພ້ອມດ້ວຍການສົນທະນາ ແລະ ຄຳອະທິບາຍຕ່າງໆ.
Pendahuluan
ການຫັກເຫແສງໄດ້ຖືກອະທິບາຍເປັນຄັ້ງທຳອິດໂດຍນັກວິທະຍາສາດຊາວອິຕາລີ Francesco Maria Grimaldi ໃນສະຕະວັດທີ 17. ການຫັກເຫແສງເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄື້ນແສງປ່ຽນທິດທາງການແຜ່ກະຈາຍຂອງມັນໃນຂະນະທີ່ພວກມັນຜ່ານຊ່ອງເປີດ ຫຼື ອຸປະສັກ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ເກີດຮູບແບບການແຊກແຊງທີ່ມີລັກສະນະເດັ່ນຂອງການຫັກເຫແສງ. ໂດຍທົ່ວໄປ, ການຫັກເຫແສງຈະເຫັນໄດ້ຊັດເຈນທີ່ສຸດເມື່ອຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແສງທຽບເທົ່າກັບຂະໜາດຂອງຊ່ອງເປີດ ຫຼື ອຸປະສັກທີ່ມັນຜ່ານ.
ປະກົດການຂອງການຫັກເຫສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍໃຊ້ສອງແບບຈຳລອງທາງກາຍະພາບຄື: ແບບຈຳລອງຄື້ນ ແລະ ແບບຈຳລອງທາງແສງເລຂາຄະນິດ. ເພື່ອຄິດໄລ່ ແລະ ຄາດຄະເນຮູບແບບການຫັກເຫຂອງແສງ, ສົມຜົນການຫັກເຫທີ່ພັດທະນາໂດຍ Augustin-Jean Fresnel ແລະ Joseph von Fraunhofer ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໃຊ້.
ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງການຫັກເຫ
ກ່ອນທີ່ຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບບັນຫາຕົວຢ່າງ, ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານບາງຢ່າງໃນການກະຈາຍແສງ:
1. ຊ່ອງດ່ຽວ ແລະ ຊ່ອງຄູ່: ຮູບແບບການຫັກເຫທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ເມື່ອແສງຜ່ານຊ່ອງດ່ຽວ ຫຼື ຊ່ອງຄູ່. ຮູບແບບທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຊຸດຂອງແຖບສະຫວ່າງ ແລະ ແຖບມືດຢູ່ເທິງໜ້າຈໍສັງເກດການ.
2. ເສັ້ນແຊກແຊງ: ເສັ້ນສະຫວ່າງ ແລະ ເສັ້ນມືດຢູ່ໜ້າຈໍແມ່ນຜົນມາຈາກການແຊກແຊງລະຫວ່າງຄື້ນແສງທີ່ບ່ຽງເບນ. ເສັ້ນສະຫວ່າງເອີ້ນວ່າເສັ້ນແຊກແຊງທີ່ສ້າງສັນ, ໃນຂະນະທີ່ເສັ້ນມືດແມ່ນຜົນມາຈາກການແຊກແຊງທີ່ທຳລາຍ.
3. ຄວາມຍາວຄື່ນ: ຄວາມຍາວຄື່ນຂອງແສງທີ່ໃຊ້ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຮູບແບບການຫັກເຫທີ່ເກີດຂຶ້ນ. ແສງທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນຍາວກວ່າຈະສ້າງຮູບແບບການຫັກເຫທີ່ກວ້າງກວ່າ.
4. ມຸມການຫັກເຫ: ມຸມທີ່ແສງຖືກຫັກເຫສາມາດຖືກກຳນົດໄດ້ໂດຍໃຊ້ຫຼັກການຂອງຕີໂກໂນມິຕີ ແລະ ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແສງທີ່ໃຊ້.
ຕົວຢ່າງຂອງບັນຫາການກະຈາຍແສງ
ຂໍໃຫ້ສົນທະນາບາງຕົວຢ່າງຂອງບັນຫາທີ່ພົບເລື້ອຍໃນການສຶກສາກ່ຽວກັບການກະຈາຍແສງ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ການຫັກເຫຂອງຊ່ອງດຽວ
ຄຳຖາມ: ລຳແສງເລເຊີທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນ 600 nm ຜ່ານຮອຍແຕກດຽວທີ່ມີຄວາມກວ້າງ 0,2 ມມ. ຄິດໄລ່ມຸມການຫັກເຫ θ ສຳລັບລຳດັບທຳອິດ (m=1).
ການສົນທະນາ: ໃນກໍລະນີຂອງການຫັກເຫຂອງຊ່ອງດຽວ, ພວກເຮົາສາມາດໃຊ້ສົມຜົນການຫັກເຫດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
\[ a \sin \theta = m\lambda \]
ຢູ່ໃສ:
- \(a \) ແມ່ນຄວາມກວ້າງຂອງຊ່ອງຫວ່າງ,
- \( \theta \) ແມ່ນມຸມການຫັກເຫ,
– \( \lambda \) ແມ່ນຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແສງ,
–\(m\) ແມ່ນລຳດັບການຫັກເຫ.
ກຳນົດໄວ້:
– \( \lambda = 600 \) nm = \( 600 \ຄູນ 10^{-9} \) ແມັດ,
– \( a = 0.2 \) ມມ = \( 0.2 \ຄູນ 10^{-3} \) ມ,
-\( ມ = 1\).
ແທນຄ່າຕ່າງໆເຂົ້າໃນສົມຜົນ,
\[ 0.2 \ຄູນ 10^{-3} \sin \theta = 1 \ຄູນ 600 \ຄູນ 10^{-9} \]
ການແກ້ສຳລັບ \(\sin\theta\),
\[ \sin \theta = \frac{600 \ຄູນ 10^{-9}}{0.2 \ຄູນ 10^{-3}} \]
ການຄິດໄລ່ \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = 0.003 \]
ການໃຊ້ເຄື່ອງຄິດເລກເພື່ອໃຫ້ໄດ້ມຸມ \(\theta\),
\( {\theta \ປະມານ 0.172 \) ອົງສາ.
ດັ່ງນັ້ນ, ມຸມການຫັກເຫສຳລັບລຳດັບທຳອິດແມ່ນປະມານ 0.172 ອົງສາ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ການຫັກເຫຂອງຊ່ອງສອງຊັ້ນ
ຄຳຖາມ: ແສງສະຫວ່າງທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນ 500 nm ຜ່ານຮອຍແຕກຄູ່ທີ່ມີໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຮອຍແຕກ 0,1 ມມ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຕຳແໜ່ງຂອງເສັ້ນສະຫວ່າງເສັ້ນທີສອງໃນໜ້າຈໍເຊິ່ງຢູ່ຫ່າງຈາກຮອຍແຕກ 2 ແມັດ.
ການສົນທະນາ: ການໃຊ້ສົມຜົນການຫັກເຫຂອງຊ່ອງສອງຊັ້ນ:
\[ d \sin \theta = m\lambda \]
ຢູ່ໃສ:
– \( d \) ແມ່ນໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງຊ່ອງຫວ່າງ,
– \( \lambda \) ແມ່ນຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແສງ,
–\(m\) ແມ່ນລຳດັບການຫັກເຫ.
ເພື່ອຊອກຫາຕຳແໜ່ງເທິງໜ້າຈໍ (\( y \)) ຂອງ \( \theta \), ພວກເຮົາໃຊ້:
\[ y = L \tan \theta \]
ສຳລັບ \( \theta \), \( \tan \theta \approx \sin \theta \), ແລະ \( L \) ຂະໜາດນ້ອຍ ແມ່ນໄລຍະຫ່າງຂອງໜ້າຈໍຈາກຮອຍແຕກ.
ກຳນົດໄວ້:
– \( \lambda = 500 \ຄູນ 10^{-9} \) ແມັດ,
– \( d = 0.1 \ຄູນ 10^{-3} \) ມ,
– \( L = 2 \) ມ,
-\( ມ = 2\).
ແທນຄ່າຕ່າງໆເຂົ້າໃນສົມຜົນ,
\[ 0.1 \ຄູນ 10^{-3} \sin \theta = 2 \ຄູນ 500 \ຄູນ 10^{-9} \]
ການແກ້ສຳລັບ \(\sin\theta\),
\[ \sin \theta = \frac{1000 \ຄູນ 10^{-9}}{0.1 \ຄູນ 10^{-3}} \]
ການຄິດໄລ່ \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = 0.01 \]
ສົມມຸດວ່າ \( \sin \theta = \tan \theta \) ສຳລັບໄລຍະທາງທີ່ຂ້ອນຂ້າງຍາວ, ແລະ ແທນຄ່າໃສ່ໃນສົມຜົນຂອງຕຳແໜ່ງ,
\[y = 2 \ຄູນ 0.01 = 0.02 \] ມ ຫຼື 20 ມມ.
ສະນັ້ນ, ຕຳແໜ່ງຂອງເສັ້ນສະຫວ່າງທີສອງໃນໜ້າຈໍແມ່ນ 20 ມມ ຈາກຈຸດກາງຂອງໜ້າຈໍ.
Penutup
ການຫັກເຫຂອງແສງເປັນຫົວຂໍ້ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແສງມີພຶດຕິກຳເປັນຄື້ນ. ປະກົດການນີ້ສະໜອງການນຳໃຊ້ທີ່ສຳຄັນໃນຂົງເຂດວິທະຍາສາດຕ່າງໆ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນວິທະຍາສາດທາງດ້ານທັດສະນະສາດ ແລະ ວິທະຍາສາດດ້ານສະເປກໂຕຣສະໂກປີ. ການເຂົ້າໃຈການຫັກເຫບໍ່ພຽງແຕ່ອີງໃສ່ທິດສະດີເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຜ່ານການແກ້ໄຂບັນຫາຕົວຈິງຕ່າງໆທີ່ສາມາດຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດຂອງຄື້ນຂອງແສງໄດ້ຢ່າງເລິກເຊິ່ງ.
ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຊີສຳລັບການສັງເກດ ແລະ ເຂົ້າໃຈຄຸນສົມບັດຂອງແສງ, ປະກົດການການຫັກເຫແສງຍັງສືບຕໍ່ຖືກນຳໃຊ້ໃນການຄົ້ນພົບ ແລະ ການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີໃໝ່ໆຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ກ້ອງສ່ອງທາງໄກຈົນເຖິງເຄື່ອງມືວັດແທກທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສຶກສາການຫັກເຫແສງບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນທີ່ສົນໃຈທາງວິຊາການເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງມີຜົນກະທົບຕົວຈິງຕໍ່ຊີວິດປະຈຳວັນ ແລະ ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີອີກດ້ວຍ.
