Дифракция жана интерференция
Бул салыштыруу дифракциянын, башкача айтканда, бир толкун фронту тоскоолдуктарды айланып өтсө, жана бир нече толкун фронттору бири-бирине дал келгенде пайда болгон интерференциянын ортосундагы айырмачылыкты тактайт. Ал бул толкун жүрүм-турумдарынын жарыкта, үндө жана сууда татаал үлгүлөрдү түзүү үчүн кандайча өз ара аракеттенишерин изилдейт, бул заманбап оптиканы жана кванттык механиканы түшүнүү үчүн абдан маанилүү.
Көрүнүктүү нерселер
- Дифракция – бул бир толкундун ийилиши, ал эми интерференция – бир нече толкундардын биригиши.
- Интерференциялык үлгүлөр когеренттүү булактардын көрүнүп жана туруктуу бойдон калышын талап кылат.
- Дифракциялык тилкелердин интенсивдүүлүгү ар кандай, ал эми интерференциялык тилкелер көбүнчө бирдей болот.
- Эки кубулуш тең жарыктын жана материянын толкун сымал мүнөзүнүн так далили болуп саналат.
Дифракция эмне?
Толкундар четине туш болгондо же тар тешиктен өткөндө алардын ийилиши жана жайылышы мүнөздүү.
- Келип чыгышы: тоскоолдук менен өз ара аракеттенген бир толкун фронту
- Негизги шарт: Ачылуу өлчөмү толкун узундугуна салыштырмалуу болушу керек
- Чачтары: жаркыраган борбордук чокулары жана четтери өчүп калган
- Булакка коюлган талап: бир нече өзүнчө булактарды талап кылбайт
- Толкун түрү: Экинчилик толкундар бир эле толкундан пайда болот
Кийлигишүү эмне?
Эки же андан көп өзүнчө толкун линияларынын суперпозициясы жаңы, айкалышкан толкун үлгүсүн пайда кылат.
- Келип чыгышы: Жок дегенде эки көз карандысыз толкун фронтунун дал келиши
- Негизги шарт: Толкундардын когеренттүү болушун талап кылат (бекитилген фаза)
- Четкилер: Көп учурда бир нече чокуларда бирдей интенсивдүүлүктү көрсөтөт
- Булакка талап: Жок дегенде эки ырааттуу булак талап кылынат
- Толкун түрү: Ар кандай толкун фронтторунун өз ара аракеттенүүсү
Салаштыруу таблицасы
| Мүмкүнчүлүк | Дифракция | Кийлигишүү |
|---|---|---|
| Булактардын саны | Бир толкун фронту (көптөгөн экинчилик булактар катары иштейт) | Эки же андан көп өзүнчө, когеренттүү толкун фронттору |
| Визуалдык үлгү | Четки туурасы бирдей эмес; борбордук максимум эң кең | Бирдей туурасы бар бирдей аралыктагы тилкелер |
| Интенсивдүүлүктүн бөлүштүрүлүшү | Борбордон алыстаганда интенсивдүүлүк тез төмөндөйт | Интенсивдүүлүк, адатта, бардык жаркыраган тилкелер үчүн бирдей |
| Себеби | Толкунду чектеген тоскоолдук же апертура | Ар кандай булактардан келген толкундардын суперпозициясы |
| Минималдуу туурасы | Эң аз дегенде бир кесик же чети керек | Эң аз дегенде эки булак же тешик керек |
| Бурчтук жайылуу | Кесилиштин өлчөмүнө жараша болот | булактардын ортосундагы аралыкка жараша болот |
Толук салыштыруу
Негизги физикалык келип чыгышы
Дифракция негизинен "өзүн-өзү өз ара аракеттенүү" болуп саналат, мында бир толкун фронту физикалык чек ара менен чектелип, анын көлөкө аймагына таралышына алып келет. Ал эми интерференция эки же андан көп толкундардын "жолугушуусун" сүрөттөйт, мында алардын жеке амплитудалары фазалык катышына жараша бири-бирин кошот же жокко чыгарат.
Үлгү геометриясы жана контраст
Дифракциялык үлгү өтө интенсивдүү, кең борбордук жарык чекит менен мүнөздөлөт, анын айланасында алда канча кууш жана күңүрт экинчилик тилкелер бар. Классикалык кош тешиктүү интерференциялык түзүлүштө, жарык булактары бирдей интенсивдүүлүккө ээ болгон шартта, алынган үлгү бирдей аралыкта жайгашкан жана бирдей жарык тилкелердин катарынан турат.
Өз ара аракеттенүүнүн масштабы
Дифракция байкалышы үчүн, тоскоолдук же апертура толкундун толкун узундугу менен болжол менен бирдей өлчөмдө болушу керек; болбосо, толкун олуттуу жайылбастан өтөт. Интерференция булактардын когеренттүүлүгүнө көбүрөөк көз каранды, башкача айтканда, толкундар туруктуу, байкалуучу үлгүнү түзүү үчүн убакыттын өтүшү менен туруктуу фазалык байланышты сактап турушу керек.
Кубулуштардын бири-бирине көз карандылыгы
Практикалык эксперименттерде бул эки кубулуш көп учурда бир убакта болот. Мисалы, кош тешиктүү экспериментте жарык ар бир өзүнчө тешиктен өткөндө дифракцияланат, андан кийин ошол эки дифракцияланган толкун фронту бири-бирине тоскоол болуп, акыркы проекцияланган сүрөттү түзөт.
Артыкчылыктары жана кемчиликтери
Дифракция
Артыкчылыктары
- +Үндүн тоскоолдуктарды айланып өтүүсүнө мүмкүндүк берет
- +Атомдордун түзүлүшүн аныктоо үчүн колдонулат
- +Телескоптун чечилишинин чектерин түшүндүрөт
- +Бир булак менен пайда болот
Конс
- −Оптикада сүрөттүн бүдөмүктөшүнө алып келет
- −Жогорку кубаттуулуктагы лазерлердин фокусун чектейт
- −Жарык үчүн өтө кичинекей тешиктер талап кылынат
- −Четтердеги сигналдын күчүн азайтат
Кийлигишүү
Артыкчылыктары
- +Өтө так өлчөөлөрдү жүргүзүүгө мүмкүндүк берет
- +Ызы-чууну жокко чыгаруучу технологияны жаратат
- +Голографиялык сүрөткө тартуу үчүн негиз
- +Радио телескоп массивдерин иштетет
Конс
- −Өтө туруктуу чөйрөнү талап кылат
- −Толук шайкеш келген булактарга муктаж
- −Кичинекей термелүүлөргө сезгич
- −Сигналдын "өлүк зоналарын" пайда кылышы мүмкүн
Жалпы каталар
Дифракция жана интерференция бири-бири менен таптакыр байланышпаган эки нерсе.
Алар тыгыз байланышкан; дифракция - бул Гюйгенс-Френель принциби менен сүрөттөлгөндөй, бир толкун фронтунан чексиз сандагы экинчилик толкундардын интерференциясы.
Интерференция жарык менен гана болот.
Интерференция – бул үн толкундары, суу толкундары жана ал тургай электрон сыяктуу субатомдук бөлүкчөлөрдүн ыктымалдык толкундары сыяктуу бардык толкундардын касиети.
Кичинекей тешик дифракциянын азайышына алып келет.
Чындыгында, тескерисинче. Толкун узундугуна салыштырмалуу тешик канчалык кичине болсо, толкун өткөндө ошончолук көп жайылат (дифрактацияланат).
Конструктивдүү интерференция энергиянын пайда болуп жатканын билдирет.
Энергия эч качан жаралбайт; ал жөн гана кайра бөлүштүрүлөт. Конструктивдүү интерференция аймактарында энергиянын тыгыздыгы жогору, бирок ал энергиянын тыгыздыгы нөлгө барабар болгон деструктивдүү интерференциянын "караңгы" аймактары менен кемчиликсиз тең салмакталат.
Көп суралуучу суроолор
Дифракциясыз интерференция болушу мүмкүнбү?
Дифракция камера линзасынын сапатына кандай таасир этет?
Конструктивдүү жана деструктивдүү кийлигишүү деген эмне?
Эмне үчүн самын көбүкчөлөрү ар кандай түстөрдү көрсөтөт?
Дифракциялык торчо деген эмне?
Үн жарыкка караганда көбүрөөк дифракцияланабы?
Гюйгенс-Френель принциби деген эмне?
Ызы-чууну жокко чыгаруучу кулакчындардагы интерференция кандайча колдонулат?
Чыгарма
Эмне үчүн үн бурчтардан угулушу мүмкүн экенин же алыскы жылдыздар телескоптордо эмне үчүн бүдөмүк дисктер катары көрүнөрүн түшүндүрүүдө дифракцияны тандаңыз. Самын көбүгүнүн иридесценттик түстөрүн же лазердик интерферометрдин так өлчөөлөрүн талдоодо интерференцияны колдонуңуз.
Тиешелүү салыштыруулар
Атайын салыштырмалуулук теориясы жана жалпы салыштырмалуулук теориясы
Бул салыштыруу Альберт Эйнштейндин революциялык эмгегинин эки түркүгүн талкалап, атайын салыштырмалуулук теориясы кыймылдагы объектилер үчүн мейкиндик менен убакыттын ортосундагы байланышты кандайча кайрадан аныктаганын, ал эми жалпы салыштырмалуулук теориясы бул түшүнүктөрдү кеңейтип, тартылуу күчүнүн фундаменталдык мүнөзүн ааламдын өзүнүн ийрилиги катары түшүндүрөт.
Атом жана молекула
Бул деталдуу салыштыруу элементтердин бирдиктүү фундаменталдык бирдиктери болгон атомдор менен химиялык байланыш аркылуу пайда болгон татаал түзүлүштөр болгон молекулалардын ортосундагы айырмачылыкты тактайт. Ал алардын туруктуулугундагы, курамындагы жана физикалык жүрүм-турумундагы айырмачылыктарын баса белгилеп, студенттерге жана илим ышкыбоздоруна зат жөнүндө негизги түшүнүк берет.
Басым vs Стресс
Бул салыштыруу бетке перпендикуляр түрдө колдонулган тышкы күч болгон басым менен тышкы жүктөмдөргө жооп катары материалдын ичинде пайда болгон ички каршылык болгон чыңалуунун ортосундагы физикалык айырмачылыктарды деталдуу түрдө баяндайт. Бул түшүнүктөрдү түшүнүү курулуш инженериясы, материал таануу жана суюктук механикасы үчүн абдан маанилүү.
Борбордон чегинүүчү күч vs Борбордон чегинүүчү күч
Бул салыштыруу айлануу динамикасында борбордон чегинүүчү жана борбордон чегинүүчү күчтөрдүн ортосундагы негизги айырмачылыкты тактайт. Борбордон чегинүүчү күч – бул объектини өз жолунун борборуна тарткан чыныгы физикалык өз ара аракеттешүү болсо, борбордон чегинүүчү күч – бул айлануучу эталондук системанын ичинде гана пайда болгон инерциялык "көрүнүп турган" күч.
Вакуум vs аба
Бул салыштыруу вакуум — затсыз чөйрө — менен Жерди курчап турган газ аралашмасы болгон абанын ортосундагы физикалык айырмачылыктарды изилдейт. Анда бөлүкчөлөрдүн бар же жок экендиги илимий жана өнөр жайлык колдонмолордо үндүн өтүшүнө, жарыктын кыймылына жана жылуулуктун өтүшүнө кандай таасир этери кеңири баяндалат.