Àwọn Ìbéèrè Àpẹẹrẹ fún Ìgbì Ìmọ́lẹ̀: Lílóye Ìrònú àti Àwọn Ìlò Rẹ̀
Àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ jẹ́ ìṣẹ̀lẹ̀ gidi kan tí ó ń kó ipa pàtàkì nínú ìgbésí ayé ojoojúmọ́ àti onírúurú ìlò ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì. Láti ìbánisọ̀rọ̀ ojú títí dé ìdàgbàsókè ìmọ̀ ẹ̀rọ lésà, òye àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ ṣe pàtàkì. Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò èrò ìpìlẹ̀ nípa àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀, yóò sì fúnni ní àpẹẹrẹ àwọn ìṣòro láti lóye kókó yìí dáadáa.
Ìpìlẹ̀ Ìmọ̀lẹ̀ Àwọn Ìgbì Ìmọ́lẹ̀
Àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ jẹ́ irú ìgbì iná mànàmáná tí ó lè tàn káàkiri láìsí pé a nílò ohun èlò. Láìdàbí ìgbì ìró, tí ó nílò afẹ́fẹ́ láti tàn káàkiri, àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ lè rìn gba inú afẹ́fẹ́ kan. Ìyára ìmọ́lẹ̀ nínú afẹ́fẹ́ jẹ́ ohun tí ó dúró ṣinṣin, tó nǹkan bí 299.792.458 mítà fún ìṣẹ́jú-àáyá kan, tàbí tó nǹkan bí 300.000 kìlómítà fún ìṣẹ́jú-àáyá kan.
Àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ ní àwọn ànímọ́ àrà ọ̀tọ̀, títí bí ìṣàfihàn, ìfàmọ́ra, ìyípadà, àti ìdènà.
1. Ìrònú: Nígbà tí ìmọ́lẹ̀ bá dé ojú ilẹ̀ kan tí ó sì padà sí ẹ̀yìn rẹ̀.
2. Ìyípadà: Ìyípadà ní ìtọ́sọ́nà ìmọ́lẹ̀ nígbà tí ó bá kọjá ààlà àwọn ọ̀nà méjì tí ó yàtọ̀ síra.
3. Ìyàtọ̀: Ìtànkálẹ̀ àwọn ìgbì omi nígbà tí wọ́n bá ń kọjá àlà tóóró kan.
4. Ìdènà: Àpapọ̀ àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ méjì tí ó lè mú àwọn àpẹẹrẹ ìkọ́lé tàbí ìparun wá.
Ìjíròrò nípa Ìgbì Ìmọ́lẹ̀
Láti lo àwọn èrò wọ̀nyí, ẹ jẹ́ kí a wo àwọn àpẹẹrẹ ìṣòro kan:
Ìbéèrè 1: Ìfarahàn Ìmọ́lẹ̀
Ìbéèrè: Ìmọ́lẹ̀ kan máa ń lu dígí títẹ́jú ní igun tí ó jẹ́ ìwọ̀n 30. Kí ni igun tí ìmọ́lẹ̀ náà ń gbé jáde?
Ìjíròrò: Gẹ́gẹ́ bí òfin ìrònú, igun ìṣẹ̀lẹ̀ dọ́gba pẹ̀lú igun ìtànṣán. Nítorí náà, tí igun ìtànṣán bá jẹ́ ìwọ̀n 30, igun ìtànṣán náà jẹ́ ìwọ̀n 30.
Ìdáhùn: Igun ìṣàfihàn = iwọn 30.
Ìbéèrè 2: Ìyípadà Ìmọ́lẹ̀
Ìbéèrè: Ìmọ́lẹ̀ kan ń kọjá láti afẹ́fẹ́ (ìtọ́ka ìfàmọ́ra n1 = 1) sínú omi (ìtọ́ka ìfàmọ́ra n2 = 1,33) ní igun ìṣẹ̀lẹ̀ ti iwọn 45. Kí ni igun ìfàmọ́ra?
Ìjíròrò: Lo òfin Snell tí a kọ sínú àgbékalẹ̀ náà:
n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2)
Pẹ̀lú n1 = 1, θ1 = 45 degrees, n2 = 1,33. Lẹ́yìn náà:
ẹ̀ṣẹ̀(θ2) = (n1 ẹ̀ṣẹ̀(θ1)) / n2
= ẹ̀ṣẹ̀(45°) / 1,33
= 0,707/1,33
0,531 ti Euro
Láti rí θ2, a lo àyípadà síìnì:
θ2 = arcsin(0,531) ≈ 32,1 iwọn.
Ìdáhùn: Igun ìfàmọ́ra ≈ 32,1 degrees.
Ìbéèrè 3: Ìdènà Fífẹ́ẹ́
Ìbéèrè: Nínú ìwádìí Young tí ó ní ìfọ́ méjì, àwọn ìtànṣán méjì tí ó ní ìpele gígùn 600 nm ló ń ṣẹ̀dá àpẹẹrẹ ìdènà lórí ibojú. Tí ìjìnnà láàrín àwọn slits méjèèjì bá jẹ́ 0,1 mm àti tí ìjìnnà sí ibojú náà bá jẹ́ mítà méjì, pinnu ìjìnnà láàrín àwọn ìdè ìmọ́lẹ̀ méjì tí ó wà ní ẹ̀gbẹ́.
Ìjíròrò: A fi ìṣirò náà fún wa ní ìjìnnà láàrín àwọn ìtànṣán méjì (àwọn ìka) nínú àpẹẹrẹ ìdènà:
Δy = (λ L) / d
Níbi tí λ jẹ́ ìwọ̀n ìgbì (600 nm = 600 x 10^-9 m), L jẹ́ ìwọ̀n ìjìnnà sí ibojú (2 m), àti d jẹ́ ìwọ̀n ìjìnnà láàrín àwọn slits (0,1 mm = 0,1 x 10^-3 m).
Δy = (600 x 10^-9 m 2 m) / (0,1 x 10^-3 m)
= (1200 x 10^-9 m) / (0,1 x 10^-3 m)
= 0,012 m
= 12 mm.
Ìdáhùn: Ààlà láàárín àwọn ìlà méjì tó mọ́lẹ̀ jẹ́ ≈ 12 mm.
Ìbéèrè 4: Ìyàtọ̀ sí Ìmọ́lẹ̀
Ìbéèrè: Ìmọ́lẹ̀ tí ó ní ìwọ̀n ìgbì 500 nm ń kọjá láàrín ihò tóóró kan pẹ̀lú ìwọ̀n 0,02 mm. Pinnu igun ìyípadà fún ìṣètò àkọ́kọ́!
Ìjíròrò: Fún sílí kan ṣoṣo, a fi ìpele ìyípadà hàn fún ìtòlẹ́sẹẹsẹ m nípasẹ̀ ìṣirò:
ẹ̀ṣẹ̀ kan(θ) = m λ
Fún àṣẹ àkọ́kọ́ (m=1), a fi kún un:
0,02 x 10^-3 m ẹṣẹ (θ) = 1 500 x 10^-9 m
ẹṣẹ (θ) = (500 x 10^-9 m) / (0,02 x 10^-3 m)
= 0,025
θ = arcsin(0,025) ≈ iwọn 1,43.
Ìdáhùn: Ìgun ìyípadà àkọ́kọ́ ≈ 1,43 degrees.
Ipari
Lílóye àwọn ìlànà ìpìlẹ̀ ti ìgbì ìmọ́lẹ̀ àti lílo wọn sí àwọn ìṣòro lè ran wa lọ́wọ́ láti mú ìmọ̀ wa nípa ìṣẹ̀lẹ̀ yìí jinlẹ̀ sí i. Àwọn ìgbì ìmọ́lẹ̀ kìí ṣe ìpìlẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ àdánidá nìkan ni, ṣùgbọ́n wọ́n tún jẹ́ ìpìlẹ̀ fún ìdàgbàsókè àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ òde òní bíi ìbánisọ̀rọ̀ fiber-optic àti laser. Nípa ṣíṣe àṣàrò lórí àwọn ìṣòro bí èyí tí a kọ lókè yìí, a nírètí pé àwọn òǹkàwé yóò lóye àti lo èrò ti ìgbì ìmọ́lẹ̀ ní àwọn ipò gidi.
Lílóye ìgbì ìmọ́lẹ̀ ṣe pàtàkì kìí ṣe fún àwọn akẹ́kọ̀ọ́ fisiksi nìkan, ṣùgbọ́n fún àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì àti àwọn onímọ̀ ẹ̀rọ tí wọ́n ń wá ọ̀nà láti lo ìmọ́lẹ̀ nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ àti ilé iṣẹ́. Bí a ṣe lóye àti mọ ohun èlò yìí sí i, bẹ́ẹ̀ náà ni a ṣe lè ṣe àwọn ojútùú tuntun tí ó ń ṣe àǹfààní fún ìgbésí ayé ojoojúmọ́ àti ìlọsíwájú ìmọ̀ ẹ̀rọ.
