Гэрлийн долгионы жишээ асуултууд: Ойлголт ба түүний хэрэглээг ойлгох
Гэрлийн долгион нь өдөр тутмын амьдрал болон шинжлэх ухааны янз бүрийн хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг физик үзэгдэл юм. Оптик холбооноос эхлээд лазер технологийн хөгжил хүртэл гэрлийн долгионыг ойлгох нь маш чухал юм. Энэ нийтлэлд гэрлийн долгионы үндсэн ойлголтыг авч үзэх бөгөөд энэ сэдвийг цаашид ойлгохын тулд жишээ бодлогуудыг өгөх болно.
Гэрлийн долгионы үндсэн ойлголт
Гэрлийн долгион нь орчин шаардалгүйгээр тархах чадвартай цахилгаан соронзон долгионы нэг төрөл юм. Тархахын тулд агаар шаарддаг дууны долгионоос ялгаатай нь гэрлийн долгион вакуум орчинд тархаж чаддаг. Вакуум дахь гэрлийн хурд тогтмол бөгөөд ойролцоогоор 299.792.458 метр/секунд буюу ойролцоогоор 300.000 километр/секунд байдаг.
Гэрлийн долгион нь тусгал, хугарал, дифракци, интерференц зэрэг өвөрмөц шинж чанартай байдаг.
1. Ойлт: Гэрэл гадаргуу дээр тусаж, буцаж ойх үед.
2. Хугарал: Хоёр өөр орчны хил хязгаараар дамжин өнгөрөх гэрлийн чиглэлийн өөрчлөлт.
3. Дифракци: Нарийн зайгаар өнгөрөх үед долгионы тархалт.
4. Интерференц: Бүтээлч эсвэл хор хөнөөлтэй хэв маягийг бий болгож чадах хоёр гэрлийн долгионы нэгдэл.
Гэрлийн долгионы тухай хэлэлцүүлэг
Эдгээр ойлголтуудыг хэрэгжүүлэхийн тулд зарим жишээ бодлогуудыг авч үзье.
Асуулт 1: Гэрлийн тусгал
Асуулт: Гэрлийн туяа хавтгай толинд 30 градусын тусах өнцгөөр тусдаг. Гэрлийн ойлтын өнцөг хэд вэ?
Хэлэлцүүлэг: Ойлтын хуулиар тусах өнцөг нь ойлтын өнцөгтэй тэнцүү байна. Тиймээс, хэрэв тусах өнцөг нь 30 градус байвал ойлтын өнцөг нь мөн 30 градус байна.
Хариулт: Ойлтын өнцөг = 30 градус.
Асуулт 2: Гэрлийн хугарал
Асуулт: Гэрэл агаараас (хугарлын илтгэгч n1 = 1) ус руу (хугарлын илтгэгч n2 = 1,33) 45 градусын тусах өнцгөөр дамжин өнгөрдөг. Хугарлын өнцөг хэд вэ?
Хэлэлцүүлэг: Дараах томъёогоор илэрхийлэгдсэн Снеллийн хуулийг ашиглана уу:
n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2)
n1 = 1, θ1 = 45 градус, n2 = 1,33 байхад:
sin(θ2) = (n1 sin(θ1)) / n2
= sin(45°) / 1,33
= 0,707/1,33
0,531 XNUMX
θ2-г олохын тулд бид урвуу синусыг ашиглана:
θ2 = арксин(0,531) ≈ 32,1 градус.
Хариулт: Хугарлын өнцөг ≈ 32,1 градус.
Асуулт 3: Гэрлийн интерференц
Асуулт: Янгийн давхар завсартай туршилтаар 600 нм долгионы урттай хоёр когерент туяа нь дэлгэц дээр интерференцийн хээ үүсгэдэг. Хэрэв хоёр завсар хоорондын зай 0,1 мм, дэлгэц хүртэлх зай 2 метр бол зэргэлдээ хоёр тод зурвасын хоорондох зайг тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг: Интерференцийн хэв маягийн хоёр тод туяа (зах)-ын хоорондох зайг дараах тэгшитгэлээр өгнө.
Δy = (λ L) / d
Энд λ нь долгионы урт (600 нм = 600 x 10^-9 м), L нь дэлгэц хүртэлх зай (2 м), d нь завсар хоорондын зай (0,1 мм = 0,1 x 10^-3 м) байна.
Δy = (600 x 10^-9 м 2 м) / (0,1 x 10^-3 м)
= (1200 x 10^-9 м) / (0,1 x 10^-3 м)
= 0,012 м
= 12 мм.
Хариулт: Хоёр тод зурвасын хоорондох зай ≈ 12 мм байна.
Асуулт 4: Гэрлийн дифракци
Асуулт: 500 нм долгионы урттай гэрэл 0,02 мм өргөнтэй нарийхан завсраар дамжин өнгөрдөг. Эхний эрэмбийн дифракцийн өнцгийг тодорхойлно уу!
Хэлэлцүүлэг: Ганц завсарын хувьд m эрэмбийн дифракцийн өнцгийг дараах тэгшитгэлээр илэрхийлнэ.
а sin(θ) = m λ
Эхний эрэмбийн (m=1) хувьд бид дараахийг орлуулна:
0,02 x 10^-3 м sin(θ) = 1 500 x 10^-9 м
sin(θ) = (500 x 10^-9 м) / (0,02 x 10^-3 м)
= 0,025
θ = арксин(0,025) ≈ 1,43 градус.
Хариулт: Нэгдүгээр эрэмбийн дифракцийн өнцөг ≈ 1,43 градус.
Дүгнэлт
Гэрлийн долгионы үндсэн зарчмуудыг ойлгож, тэдгээрийг асуудалд хэрэгжүүлэх нь энэ үзэгдлийн талаарх бидний мэдлэгийг гүнзгийрүүлэхэд тусална. Гэрлийн долгион нь зөвхөн олон байгалийн үзэгдлийн үндэс суурь төдийгүй шилэн кабелийн холбоо, лазер зэрэг орчин үеийн технологийн хөгжлийн үндэс суурь болдог. Дээрхтэй адил бодлогуудыг бодох дадлага хийснээр уншигчид гэрлийн долгионы тухай ойлголтыг бодит ертөнцийн нөхцөл байдалд илүү сайн ойлгож, хэрэгжүүлнэ гэж найдаж байна.
Гэрлийн долгионы шинж чанарыг ойлгох нь зөвхөн физикийн оюутнуудад төдийгүй технологи, үйлдвэрлэлд гэрлийг ашиглахыг эрмэлздэг эрдэмтэд, инженерүүдэд чухал ач холбогдолтой юм. Бид энэ материалыг илүү сайн ойлгож, эзэмших тусам өдөр тутмын амьдрал, технологийн дэвшилд ашиг тустай шинэлэг шийдлүүдийг илүү сайн боловсруулж чадна.
