Àpẹẹrẹ Ìṣòro Ìyípadà Ìmọ́lẹ̀
Ìyàtọ̀ ìmọ́lẹ̀ jẹ́ ìṣẹ̀lẹ̀ kan tí ó máa ń ṣẹlẹ̀ nígbà tí ìgbì ìmọ́lẹ̀ bá kọjá ní ẹnu ọ̀nà tóóró tàbí yíká ìdènà kan tí ó sì fọ́nká síta. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí fi ẹ̀rí hàn pé ìmọ́lẹ̀ ní àwọn ànímọ́ ìgbì omi àti pé ó jẹ́ èrò pàtàkì nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ fisiksi. Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó jíròrò àwọn àpẹẹrẹ tí ó wọ́pọ̀ nípa àwọn ìṣòro ìyàtọ̀ ìmọ́lẹ̀, pẹ̀lú àwọn ìjíròrò àti àlàyé.
Pendahuluan
Onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ará Ítálì, Francesco Maria Grimaldi, ló kọ́kọ́ ṣàlàyé ìtànṣán ní ọ̀rúndún kẹtàdínlógún. Ìtànṣán máa ń wáyé nígbà tí àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ bá yí ìtọ́sọ́nà ìtànṣán wọn padà bí wọ́n ṣe ń kọjá ní ìṣí tàbí ìdènà kan. Èyí máa ń yọrí sí àpẹẹrẹ ìdènà tí ìtànṣán náà ń jẹ́. Ní gbogbogbòò, ìtànṣán máa ń hàn gbangba nígbà tí ìgbì ìmọ́lẹ̀ bá jọ ìwọ̀n ìṣí tàbí ìdènà tí ó ń gbà kọjá.
A le ṣe àlàyé ìṣẹ̀lẹ̀ ìyípadà nípa lílo àwọn àpẹẹrẹ ara méjì: Àwòrán Ìgbì àti Àwòrán Ìwòrán Onípele-ìrísí. Láti ṣírò àti láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ àwọn àpẹẹrẹ ìyípadà ìmọ́lẹ̀, a sábà máa ń lo ìlànà ìyípadà tí Augustin-Jean Fresnel àti Joseph von Fraunhofer ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀.
Ìpìlẹ̀ Ìmọ̀ nípa Ìyípadà Ìyípadà
Kí a tó jíròrò àwọn ìṣòro àpẹẹrẹ, ó ṣe pàtàkì láti lóye àwọn èrò ìpìlẹ̀ díẹ̀ nínú ìyàtọ̀ ìmọ́lẹ̀:
1. Àwọn Ìlà Kanṣoṣo àti Ìlọ́po Méjì: A lè rí àpẹẹrẹ ìyàtọ̀ tí ó rọrùn jùlọ nígbà tí ìmọ́lẹ̀ bá kọjá àlàfo kan tàbí ìlọ́po méjì. Àpẹẹrẹ tí ó jáde ni àwọn ìlà ìmọ́lẹ̀ àti dúdú lórí ibojú ìwòye.
2. Àwọn Ìlà Ìdènà: Àwọn ìlà tí ó mọ́lẹ̀ àti dúdú lórí ibojú jẹ́ àbájáde ìdènà láàárín àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ tí ó yí padà. Àwọn ìlà tí ó mọ́lẹ̀ ni a ń pè ní àwọn ìlà ìdènà tí ó ń kọ́ni, nígbà tí àwọn ìlà dúdú jẹ́ àbájáde ìdènà apanirun.
3. Gígùn Ìgbì: Ìwọ̀n ìgbì ìmọ́lẹ̀ tí a lò ní ipa lórí àpẹẹrẹ ìyípadà tí ó yọrí sí. Ìmọ́lẹ̀ tí ó ní ìwọ̀n ìgbì gígùn yóò mú àpẹẹrẹ ìyípadà tí ó gbòòrò sí i wá.
4. Ìgun Ìyàtọ̀: A lè mọ ìgun tí ìmọ́lẹ̀ ti yà sọ́tọ̀ nípa lílo àwọn ìlànà trigonometry àti ìwọ̀n ìgbì ìmọ́lẹ̀ tí a lò.
Àpẹẹrẹ Ìṣòro Ìyípadà Ìmọ́lẹ̀
Ẹ jẹ́ ká jíròrò díẹ̀ lára àwọn ìṣòro tí a sábà máa ń rí nínú ìkẹ́kọ̀ọ́ nípa ìyàtọ̀ ìmọ́lẹ̀.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Ìyàtọ̀ Sísìtì Kanṣoṣo
Ìbéèrè: Ìlà lísà pẹ̀lú ìgbì omi 600 nm ń kọjá láàrín àlàfo kan ṣoṣo pẹ̀lú ìbú 0,2 mm. Ṣírò igun ìyípadà θ fún ìtòlẹ́sẹẹsẹ àkọ́kọ́ (m=1).
Ìjíròrò: Nínú ọ̀ràn ìyípadà slit kan ṣoṣo, a lè lo ìṣètò ìyípadà slit wọ̀nyí:
\[ a \sin \theta = m\lambda \]
Nibo:
– \(a \) ni iwọn àlàfo naa,
– \( \theta \) ni igun diffraction,
– \( \lambda \) ni igbi gigun ti imọlẹ,
– \( m \) ni ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìyípadà.
Fún ni:
– \( \lambda = 600 \) nm = \( 600 \igba 10^{-9} \) m,
– \( a = 0.2 \) mm = \( 0.2 \igba 10^{-3} \) m,
– \( m = 1 \).
Rọpo awọn iye sinu idogba,
\[ 0.2 \igba 10^{-3} \sin \theta = 1 \igba 600 \igba 10^{-9} \]
Ṣíṣe àtúnṣe fún \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = \frac{600 \igba 10^{-9}}{0.2 \igba 10^{-3}} \]
Ṣíṣírò \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = 0.003 \]
Lilo ẹrọ iṣiro lati gba igun \( \theta \),
\( \theta \nnkan bi 0.172 \) iwọn.
Nítorí náà, igun ìyípadà fún ìtòlẹ́sẹẹsẹ àkọ́kọ́ jẹ́ nípa ìwọ̀n 0.172.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Ìyàtọ̀ Ìyàtọ̀ Ìyàtọ̀ Ìyàtọ̀ Ìyàtọ̀
Ìbéèrè: Ìmọ́lẹ̀ pẹ̀lú ìgbì omi 500 nm ń kọjá láàrín ihò méjì pẹ̀lú ìjìnnà láàrín àwọn ihò 0,1 mm. Ṣírò ipò ìlà ìmọ́lẹ̀ kejì lórí ibojú tí ó wà ní mítà méjì sí ihò náà.
Ìjíròrò: Nípa lílo ìgbékalẹ̀ ìfọ́mọ́ra ìfọ́mọ́ra méjì:
\[ d \sin \theta = m\lambda \]
Nibo:
– \( d \) ni ijinna laarin awọn ela meji,
– \( \lambda \) ni igbi gigun ti imọlẹ,
– \( m \) ni ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìyípadà.
Láti rí ipò tó wà lórí ìbòjú (\( y \)) ti \( \theta \), a máa ń lò:
\[ y = L \tan \theta \]
Fún kékeré \( \theta \), \( \tan \theta \approx \sin \theta \), àti \( L \) ni ijinna ibojú láti ibi tí a yà sí.
Fún ni:
– \( \lambda = 500 \igba 10^{-9} \) m,
– \( d = 0.1 \igba 10^{-3} \) m,
– \( L = 2 \) m,
– \( m = 2 \).
Rọpo awọn iye sinu idogba,
\[ 0.1 \igba 10^{-3} \sin \theta = 2 \igba 500 \igba 10^{-9} \]
Ṣíṣe àtúnṣe fún \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = \frac{1000 \igba 10^{-9}}{0.1 \igba 10^{-3}} \]
Ṣíṣírò \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = 0.01 \]
Ṣe àkíyèsí \( \sin \theta = \tan \theta \) fún àwọn ìjìnnà tó gbòòrò, kí o sì fi rọ́pò rẹ̀ sínú ìdọ́gba ipò náà,
\[ y = 2 \nígbà 0.01 = 0.02 \] m tàbí 20 mm.
Nítorí náà, ipò ìlà ìmọ́lẹ̀ kejì lórí ìbòjú náà jẹ́ 20 mm láti àárín ìbòjú náà.
Penutup
Ìyàtọ̀ ìmọ́lẹ̀ jẹ́ kókó ọ̀rọ̀ kan tó fi hàn pé ìmọ́lẹ̀ ń hùwà bí ìgbì omi. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí ń pèsè àwọn ohun pàtàkì ní onírúurú ẹ̀ka ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì, pàápàá jùlọ àwọn ohun èlò ìwádìí àti ìṣàyẹ̀wò. Lílóye ìyàtọ̀ kò dá lórí ìmọ̀ nìkan ṣùgbọ́n nípa yíyanjú onírúurú ìṣòro tó lè ran òye nípa àwọn ohun tí ìmọ́lẹ̀ ní lọ́wọ́ láti ní.
Pẹ̀lú ìlọsíwájú nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ fún wíwo àti òye àwọn ànímọ́ ìmọ́lẹ̀, ìṣẹ̀lẹ̀ ìyípadà ṣì ń bá a lọ láti máa lò ó nínú onírúurú àwárí àti ìlò ìmọ̀ ẹ̀rọ tuntun, láti àwọn awòrán ìró sí àwọn ohun èlò ìwọ̀n tí ó péye. Nítorí náà, kíkẹ́kọ̀ọ́ ìyípadà kì í ṣe fún ẹ̀kọ́ nìkan ṣùgbọ́n ó tún ní àwọn ìtumọ̀ tó wúlò fún ìgbésí ayé ojoojúmọ́ àti ìdàgbàsókè ìmọ̀ ẹ̀rọ.
