Raikipohy momba ny fitsabahan'ny hazavana
Ny fitsabahan'ny hazavana dia trangan-javatra mitranga rehefa mihaona sy mifampikasoka ny onjan-pahazavana roa na maromaro, ka miteraka lamina fizarana ny hamafin'ny hazavana izay afaka mifampihatsara na mifampihena. Azo jerena amin'ny toe-javatra isan-karazany io trangan-javatra io, toy ny andrana lavaka roa sosona, ny andrana sarimihetsika manify, ary ny andrana fitsabahan'i Michelson. Hodinihina ato amin'ity lahatsoratra ity ny teoria fototra momba ny fitsabahan'ny hazavana, ny raikipohy mifandraika amin'ny fitsabahana, ary fampiharana azo ampiharina maromaro amin'ny fiainana andavanandro.
Teoria fototra momba ny fitsabahan'ny hazavana
Mitranga ny fitsabahan'ny hazavana rehefa mihaona ny onja hazavana roa mirindra. Lazaina fa mirindra ny onja hazavana raha toa ka manana fahasamihafan'ny dingana tsy miova izy ireo ary mitovy ny halavan'ny onjam-peo. Rehefa mihaona ny onja roa, ny amplitude manontolo amin'ny teboka tsirairay dia ny fitambaran'ny amplitude vector an'ny onja roa. Misy karazany roa lehibe ny fitsabahana:
1. Fifandirana manorina: Mitranga rehefa mihaona amin'ny tampon'ny onja iray ny tampon'ny onja iray hafa, ka mihalehibe ny amplitude manontolo. Ny fifandirana manorina dia miteraka faritra mamiratra ao amin'ny lamina fifandirana.
2. Fifandirana Mandrava: Mitranga rehefa mihaona amin'ny faran'ny onja iray ny tampon'ny onja iray, ka miteraka amplitude kely kokoa na aotra mihitsy aza. Ny fifandirana manimba dia miteraka faritra maizina ao amin'ny lamina fifandirana.
Rafitra fitsabahana amin'ny lavaka roa sosona
Ny iray amin'ireo andrana mahazatra mampiseho ny fitsabahan'ny hazavana dia ny andrana lavaka roa nataon'i Thomas Young tamin'ny fiandohan'ny taonjato faha-19. Amin'ity andrana ity, ny hazavana dia alefa amin'ny lavaka tery roa mifanila, ka miteraka lamina fitsabahana eo amin'ny efijery ao ambadiky ny lavaka. Ny raikipohy ampiasaina hikajiana ny toerana misy ny tarika mazava sy maizina ao amin'ny lamina fitsabahana dia:
\[ d \sin \theta = n \lambda \] (ho an'ny tarika mamirapiratra)
\[ d \sin \theta = (n + \frac{1}{2}) \lambda \] (ho an'ny tarika maizina)
Aiza:
– d ny elanelana misy eo amin'ireo elanelana roa.
– θ ny zoro voaforon'ny tsipika manomboka amin'ny lavaka mankany amin'ny teboka eo amin'ny efijery.
– n ny filaharan'ny tarika mazava na maizina (n = 0, 1, 2, …).
– λ ny halavan'ny onjam-pahazavana ampiasaina.
Rafitra fitsabahana amin'ny sosona manify
Mety hitranga ihany koa ny fitsabahana amin'ny sarimihetsika manify, toy ny sarimihetsika menaka amin'ny sarimihetsika rano na savony. Amin'ireny tranga ireny, ny fitsabahana dia vokatry ny taratra avy amin'ny velaran'ny sarimihetsika eo anoloana sy aoriana. Ny hatevin'ny sarimihetsika sy ny tondro refractive an'ny fitaovana no mamaritra ny fepetra hisian'ny fitsabahana manorina sy manimba. Ny raikipohy ankapobeny ho an'ny fitsabahana amin'ny sarimihetsika manify dia:
\[ 2t = (m + \frac{1}{2}) \frac{\lambda}{n} \] (ho an'ny fitsabahana manorina)
\[ 2t = m \frac{\lambda}{n} \] (ho an'ny fitsabahana manimba)
Aiza:
– t ny hatevin'ny sarimihetsika.
– m dia isa manontolo (0, 1, 2, …).
– λ ny halavan'ny onjam-pahazavana.
– n ny fanondroana refraktifan'ny sarimihetsika manify.
Interferometer Michelson
Ny interferometer Michelson dia fitaovana iray izay mampiasa ny fitsipiky ny fitsabahana mba handrefesana ny halavan'ny onjam-pahazavana, ny fiovan'ny tondro refractive, na ny halavan'ny optika amin'ny fahamarinan-toerana tsara. Ny interferometer dia misy loharanon-pahazavana, fitaratra mangarahara (beam splitter), ary fitaratra taratra roa. Ny hazavana avy amin'ny loharano dia zaraina ho taratra roa amin'ny alalan'ny beam splitter, taratry ny fitaratra roa, ary avy eo dia averin'ny beam splitter ampiarahina mba hamorona lamina fitsabahana.
Ny raikipohy fototra ampiasaina amin'ny interferometer Michelson dia:
\[ \Delta L = m \lambda \]
Aiza:
– ΔL dia ny fahasamihafan'ny halavan'ny lalan'ny optika eo amin'ny taratra hazavana roa.
– m ny isan'ny tarika fitsabahana hita.
– λ ny halavan'ny onjam-pahazavana.
Fampiharana ny fanelingelenana ny hazavana
Ny fitsabahan'ny hazavana dia manana fampiharana azo ampiharina isan-karazany amin'ny fiainana andavanandro sy ny teknolojia maoderina:
1. Optika mazava tsara: Ampiasaina amin'ny fitaovana fandrefesana avo lenta ny interference, toy ny interferometer Michelson, mba handrefesana ny halavan'ny onjam-pahazavana, ny fiovan'ny dingana, ary ny hatevin'ny sarimihetsika manify.
2. Fandrakofana tsy taratra: Ampiasaina amin'ny famolavolana fandrakofana tsy taratra amin'ny family fakantsary sy solomaso ny teknika fitsabahana. Ireo fandrakofana ireo dia mampihena ny taratra amin'ny alàlan'ny famoronana fitsabahana manimba.
3. Spektroskopia: Ampiasaina ao amin'ny spectroscopy Fourier-transform (FTIR) ny fitsabahana mba handinihana ny spektrum-n'ny hazavana taratra na alefan'ny santionany.
4. Fifandraisana Optika: Ao amin'ny teknolojia fibre optika, ny fitsabahana dia ampiasaina handrefesana sy hifehezana ny kalitaon'ny famantarana hazavana alefa amin'ny alàlan'ny fibre optika.
5. Holografia: Teknika fakana sary izay mampiasa fitsabahan'ny hazavana mba handraisana sy hamokarana sary telo refy ny holografia.
Ohatra amin'ny olana amin'ny fitsabahan'ny hazavana
Mba hanazavana ny fahatakarantsika ny fitsabahan'ny hazavana, andeha hojerentsika ireto ohatra fanontaniana ireto:
Ohatra Fanontaniana 1: Fisakanana amin'ny lavaka roa sosona
Raha jerena fa ny hazavana manana halavan'ny onjam-peo 600 nm dia mandalo amin'ny lavaka roa mielanelana 0,5 mm, dia kajy ny zoro ho an'ny tarika mamiratra voalohany (n=1) eo amin'ny efijery izay lavitry ny lavaka.
Vahaolana:
Ampiasao ny raikipohy fitsabahana roa sosona ho an'ny tarika mamirapiratra:
\[ d \sin \theta = n \lambda \]
Soloy ireo soatoavina fantatra:
\[ 0,5 \times 10^{-3} \sin \theta = 1 \times 600 \times 10^{-9} \]
\[ \sin \theta = \frac{600 \times 10^{-9}}{0,5 \times 10^{-3}} \]
\[ \sin \theta = 1,2 \x 10^{-3} \]
\[ \theta \approx \arcsin(1,2 \times 10^{-3}) \approx 0,069 \text{ degre} \]
Ohatra Fanontaniana 2: Fitsabahana amin'ny Sarimihetsika Manify
Misy sarimihetsika manify manana index refractive 1,5 ary hatevina 300 nm napetraka eo amin'ny substrate iray. Kajio ny halavan'ny onjam-pahazavana izay iharan'ny interference constructive raha toa ka miditra perpendicular amin'ny sarimihetsika ny hazavana.
Vahaolana:
Ampiasao ny raikipohy fitsabahana manorina amin'ny sosona manify:
\[ 2t = (m + \frac{1}{2}) \frac{\lambda}{n} \]
Ho an'ny fitsabahana manorina voalohany (m=0):
\[ 2 \times 300 \times 10^{-9} = \frac{1}{2} \frac{\lambda}{1,5} \]
\[ 600 x 10^{-9} = \frac{\lambda}{3} \]
\[ \lambda = 1800 x 10^{-9} \]
\[ \lambda = 600 \text{ nm} \]
Famaranana
Ny fitsabahan'ny hazavana dia trangan-javatra manan-danja amin'ny fizika optika izay mitana anjara toerana lehibe amin'ny fampiharana ara-teknolojia isan-karazany. Amin'ny alàlan'ny fahatakarana ny raikipohy mifandraika amin'ny fitsabahan'ny hazavana, toy ireo ampiasaina amin'ny andrana lavaka roa sosona, ny fitsabahan'ny sarimihetsika manify, ary ny interferometer Michelson, dia afaka mamakafaka sy mampiasa ity trangan-javatra ity ho an'ny tanjona ara-tsiansa sy ara-teknika isan-karazany isika. Ity trangan-javatra ity dia tsy vitan'ny hoe manampy antsika hahatakatra ny toetran'ny hazavana fototra fa manome fitaovana ho an'ny fanavaozana amin'ny sehatra isan-karazany ihany koa, manomboka amin'ny optika mazava tsara ka hatramin'ny fifandraisana optika sy holografia.
