Давхар завсарлагааны интерференц - асуудал ба шийдэл
1. Шар гэрэл хоёр завсраар дамжин өнгөрөхөд дэлгэц дээр интерференцийн хээ ажиглагдана.
(1) Хэрэв шар гэрлийг цэнхэр өнгөөр сольвол тод хүрээний өргөн нэмэгдэх болно
(2) Хэрэв завсар хоорондын зайг хамгийн бага болговол тод хүрээний өргөн нэмэгдэх болно
(3) Хэрэв гэрлийн эрчим төвийн захаас хол байвал буурна
(4) Хэрэв гэрлийн эрчим нь төвийн захаас хол байвал тогтмол байна .
Аль нь зөв мэдэгдэл вэ?
шийдэл
Зүсэлтийн хоорондох зай нь зүсэлт болон дэлгэцийн хоорондох зайгаас бага тул өнцөг нь маш бага байна. Тэгвэл,
Давхар завсарлагатай интерференцийн тэгшитгэл (бүтээлч интерференц )
d = завсар хоорондын зай , y = тод шугам ба төвийн захын хоорондох зай , l = дэлгэц ба завсар хоорондын зай , n = эрэмбэ r , λ = долгионы урт
(1) Хэрэв шар гэрлийг цэнхэр өнгөөр сольвол тод хүрээний өргөн нэмэгдэх болно
Дээрх тэгшитгэл дээр үндэслэн тод шугамын тоо (n) нь долгионы урттай (λ) урвуу хамааралтай байна. Хэрэв долгионы урт багасвал тод шугамын тоо (n) нэмэгдэнэ. Шар гэрэл нь цэнхэр гэрлээс илүү том долгионы урттай (бага давтамжтай) байдаг. Хэрэв шар гэрлийг цэнхэр болгон өөрчилбөл долгионы урт багасдаг тул тод шугамын тоо (n) нэмэгдэнэ.
Энэ мэдэгдэл зөв байна.
(2) Хэрэв завсар хоорондын зайг хамгийн бага болговол тод ирмэгийн өргөн нэмэгдэх болно.
Дээрх томъёонд үндэслэн завсар хоорондын зай (d) нь тод шугамын тоотой (n) шууд пропорциональ байна. Хэрэв завсар хоорондын зайг хамгийн бага болговол тод шугамын тоо (n) буурна.
Энэ мэдэгдэл буруу байна.
(3) Хэрэв гэрлийн эрчим төвийн захаас хол байвал буурна
Эрчим хүч нь гэрлийн түвшинтэй холбоотой. Хэрэв зай их байх тусам эрчим бага байх тусам эрчим нь зайтай урвуу пропорциональ байна (гэрлийн бүдгэрэлт).
Энэ мэдэгдэл зөв байна.
(4) Хэрэв гэрлийн эрчим нь төвийн захаас хол байвал тогтмол байна .
Энэ мэдэгдэл буруу байна.
2. Гэрэл нь 2 мм-ийн зайтай хоёр завсар дээр тусаж, хээгийн төвөөс 1 мм зайд дөрөв дэх эрэмбийн тод шугамаас 1 м зайд дэлгэц дээр гарч ирнэ. Ашигласан гэрлийн долгионы урт хэд вэ?
Мэдэгдэж байгаа:
Зүсэлтийн хоорондох зай (d) = 2 мм = 2 x 10 -3 м
r (n) = 4 дараалал
Дэлгэц болон завсар хоорондын зай (l) = 1 метр
Дөрөв дэх эрэмбийн тод шугам болон хээний төвийн хоорондох зай (y) = 1 мм = 1 x 10 -3 м = 10 -3 м
Хүссэн: Долгионы урт ( λ)
Шийдэл:
Давхар завсарлагааны интерференцийн тэгшитгэл:
d sin θ = n λ
Гэрлийн долгионы урт ( λ):
3. Дэлгэцээс 1 метрийн зайд, 3 мм-ийн зайтай хоёр зүсэлт. Хэрэв зургаа дахь эрэмбийн тод шугамыг хээгийн төвөөс 1 мм зайд гаргаж авсан бол ашигласан гэрлийн долгионы урт хэд вэ?
Мэдэгдэж байгаа:
Зүсэлтийн хоорондох зай (d) = 3 мм = 3 x 10 -3 м
r (n) = 6 дараалал
Дэлгэц болон завсар хоорондын зай (l) = 1 метр
Зургаа дахь эрэмбийн тод шугам болон хээний төвийн хоорондох зай (y) = 1 мм = 1 x 10 -3 м = 10 -3 метр
Хүссэн зүйл: Гэрлийн долгионы урт ( λ)
Шийдэл:
Гэрлийн долгионы урт ( λ)
1. Асуулт: Давхар завсарлагатай интерференцийн цаад үндсэн зарчим юу вэ?
Хариулт: Давхар завсарлагатай интерференц нь хоорондоо нягт зайтай хоёр завсараас гарч буй долгионуудын давхар байрлалаас үүсч, улмаар бүтээмжтэй болон сүйтгэгч интерференцийн бүсүүд үүсдэг.
2. Асуулт: Дэлгэц дээр тод ба бараан хүрээ хэрхэн үүсдэг вэ?
Хариулт: Тод хүрээ (максимум) нь долгионы орой давхцах үед бүтцийн интерференцийн үр дүнд үүсдэг бол бараан хүрээ (минима) нь нэг завсрын орой нь нөгөө завсрын ховилтой давхцах үед сүйрлийн интерференцийн үр дүнд үүсдэг.
3. Асуулт: Давхар завсартай туршилтад яагаад монохромат гэрлийг ихэвчлэн ашигладаг вэ?
Хариулт: Монохромат гэрэл нь тогтвортой долгионы уртыг хангаж, тодорхой бөгөөд тогтвортой интерференцийн хэв маягийг бий болгодог.
4. Асуулт: Гэрлийн долгионы уртыг өөрчлөх нь интерференцийн хэв маягт хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
Хариулт: Долгионы уртыг нэмэгдүүлэх нь захын зайг нэмэгдүүлдэг бол долгионы уртыг багасгах нь багасгадаг.
5. Асуулт: Хоёр завсар хоорондын зай нь интерференцийн хэв маягт хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
Хариулт: Завсар хоорондын зай их байх тусам дэлгэцэн дээрх интерференцийн хүрээнүүд хоорондоо ойртох болно.
6. Асуулт: Электрон гэх мэт бөөмстэй давхар завсарлагааны интерференцийг ажиглаж болох уу?
Хариулт: Тийм ээ, электрон зэрэг бөөмс нь долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлыг харуулж, давхар завсраар дамжин өнгөрөхөд гэрэлтэй төстэй интерференцийн хэв маягийг харуулдаг.
7. Асуулт: Гэрэлтэй захад ирэх долгионуудын замын ялгаа хэд вэ?
Хариулт: Гэрэлтэй ирмэг дээрх замын зөрүү нь долгионы уртын интеграл үржвэр юм, тухайлбал 0, λ, 2λ гэх мэт.
8. Асуулт: Давхар завсар болон дэлгэцийн хоорондох зай нь интерференцийн хэв маягт хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
Хариулт: Зүсэлт болон дэлгэцийн хоорондох зай нэмэгдэхийн хэрээр захын хоорондох зай ихсэнэ.
9. Асуулт: Интерференцийн хэв маягт төвийн максимум юуг илэрхийлдэг вэ?
Хариулт: Төвийн максимум нь давхар завсарын эсрэг талд байрлах хамгийн тод цэг бөгөөд хоёр завсараас гарсан долгион нь дэлгэц хүртэл ижил зайд тархаж, улмаар бүтцийн интерференц үүсгэдэг.
10. Асуулт: Интерференцийн хэв маягийг нүцгэн нүдээр харж болох уу?
Хариулт: Ерөнхийдөө интерференцийн хүрээнүүд нь хоорондоо хэт ойрхон байрладаг тул нүдээр харах боломжгүй байдаг тул харах дэлгэц эсвэл детектор ашигладаг.
12. Асуулт: Гэрлийн эх үүсвэрийг цагаан гэрлийн эх үүсвэрээр солиход интерференцийн хэв маягт юу тохиолдох вэ?
Хариулт: Цагаан гэрэл нь өөр өөр долгионы урт нь арай өөр байршилд хөндлөнгөөс нөлөөлдөг тул төв хэсэгт нь цагаан хүрээ үүсгэдэг.
13. Асуулт: Когерент байдал нь давхар завсарлагатай интерференцтэй хэрхэн холбогддог вэ?
Хариулт: Тодорхой интерференцийн хэв маягийн хувьд хоёр завсраас гарч буй гэрлийн эх үүсвэрүүд нь когерент байх ёстой, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь тогтмол фазын хамаарлыг хадгалдаг.
14. Асуулт: Дан фотон туршилтууд нь давхар завсарлагатай интерференцийг ойлгоход яагаад чухал вэ?
Хариулт: Дан фотон туршилтууд нь бие даасан фотонууд өөрсөддөө хөндлөнгөөс нөлөөлж болохыг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын тухай ойлголтыг улам баталдаг.
15. Асуулт: Зүсэлт бүрийн өргөн нь интерференцийн хэв маягт хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
Хариулт: Илүү өргөн завсар нь илүү өргөн дифракцийн хэв маягийг үүсгэх бөгөөд энэ нь давхцаж, интерференцийн хэв маягийн харагдах байдал болон хурц байдлыг өөрчлөх болно.
16. Асуулт: Давхар байрлалын зарчим нь интерференцэд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?
Хариулт: Давхар байрлалын зарчим нь давхцаж буй долгионуудын нийт шилжилт нь тэдгээрийн бие даасан шилжилтийн нийлбэр гэж үздэг. Энэ нь давхар завсартай туршилтуудад бүтээлч болон хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн оролцоонд хүргэдэг.
17. Асуулт: Гэрлээс гадна бусад төрлийн долгионтой давхар завсарлагааны интерференц үүсч болох уу?
Хариулт: Тийм ээ, интерференц нь долгионы үндсэн үзэгдэл бөгөөд дууны долгион, усны долгион, тэр ч байтугай электрон гэх мэт материйн долгионоор ажиглагдаж болно.
18. Асуулт: Нэг завсар нь бүрхэгдсэн үед интерференцийн хэв маягт юу тохиолдох вэ?
Хариулт: Нэг завсрыг хамрах нь интерференцийн хэв маягийг арилгах бөгөөд зөвхөн ганц нээлттэй завсраас дифракцийн хэв маяг ажиглагдах болно.
19. Асуулт: Давхар завсартай туршилт нь долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын тухай ойлголттой хэрхэн холбогддог вэ?
Хариулт: Давхар завсартай туршилтаар электрон зэрэг бөөмс нь долгион төст зан үйл (интерференц) болон бөөм төст зан үйл (тусдаа бөөмс хэлбэрээр илрэх боломжтой) үзүүлж, долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлыг онцолж байгааг харуулж байна.
20. Асуулт: Бөөмс аль завсраар дамжин өнгөрөхийг ажиглахад интерференцийн хэв маягт юу тохиолдох вэ?
Хариулт: Ажиглалтын үйлдэл нь долгионы функцийг нурааж, интерференцийн хэв маяг алга болж, ажиглагч ажиглагдаж буй зүйлд нөлөөлдөг квант механикийн зарчмыг харуулж байна.
Давхар завсарлагааны интерференцийг ойлгох нь сонгодог долгионы оптик болон квант механикийн аль алиных нь үндэс суурь бөгөөд гэрэл ба материйн нарийн төвөгтэй мөн чанарыг илчилдэг.
