Primjena smetnji, smetnji u tankom filmu

Danas ćemo govoriti o primjeni uplitanja u znanost i svakodnevni život, otkriti ćemo fizičko značenje ovog fenomena i reći o povijesti njegovog otkrića.

Definicije i distribucije

Prije nego što govorimo o značaju fenomena u prirodi i tehnologiji, mora se definirati definicija. Danas razmišljamo o fenomenu koji učenici školuju u nastavi fizike. Stoga, prije nego što opišete praktičnu primjenu smetnji, okrenimo se udžbeniku.

Za početak valja napomenuti da se ovaj fenomen odnosi na sve vrste valova: onih koji se javljaju na površini vode ili tijekom istraživanja. Dakle, interferencija je povećanje ili smanjenje amplitude dvaju ili više koherentnih valova, što se događa ako se pojave u jednom trenutku u prostoru. Maksimumi u ovom slučaju nazivaju se antinode, a minimalci se nazivaju čvorovi. U ovoj definiciji pojavljuju se neka svojstva oscilatorskih procesa, koje ćemo otkriti kasnije.

Slika koja se dobiva kao rezultat superpozicije valova jedna na drugu (i može biti mnogo njih) ovisi samo o fazi razlike u kojoj oscilacije dolaze u jednom trenutku u prostoru.

Svjetlost je također val

Na ovaj zaključak, znanstvenici su došli već u šesnaestom stoljeću. Temelji optike kao znanosti položili su svjetski poznati engleski znanstvenik Isaac Newton. Upravo je on najprije shvatio da se svjetlo sastoji od određenih elemenata čiji broj određuje njezinu boju. Znanstvenik je otkrio fenomen disperzije i refrakcije. I bio je prvi koji je promatrao uplitanje svjetla na leće. Newton je proučavao takva svojstva zraka kao kut refrakcije u različitim okruženjima, dvostruko lomljenje, polarizacija. Njemu pripada zasluga prve primjene uplitanja valova u korist čovječanstva. A Newton je shvatio da, ako nema lagane oklijevanja, ne bi pokazao sve te osobine.

Svojstva svjetlosti

Svojstva valova svjetla uključuju:

1. Valna duljina. Ovo je udaljenost između dva susjedna maksimuma jedne oscilacije. To je valna duljina koja određuje boju i energiju vidljivog zračenja.
2. Učestalost. To je broj punih valova koji se mogu pojaviti u jednoj sekundi. Vrijednost se izražava u Hertz i obrnuto proporcionalna valnoj duljini.
3. Amplituda. Ovo je "visina" ili "dubina" oscilacije. Vrijednost se mijenja izravno s uplitanjem dviju oscilacija. Amplituda pokazuje koliko je elektromagnetsko polje bilo uzbudljivo generirati taj val. Također postavlja intenzitet polja.
4. Faza vala. Ovo je dio fluktuacije koja se postiže u određenom trenutku u vremenu. Ako se dva vala susreću u jednom trenutku s ometanjem, tada će njihova fazna razlika biti izražena u jedinicama od pi-.
5. Elektromagnetsko zračenje s istim karakteristikama naziva se koherentno. Koherencija dvaju valova podrazumijeva postojanost njihove fazne razlike. Prirodni izvori takvog zračenja ne postoje, stvaraju se samo umjetnim sredstvima.

Primjena prvog - znanstvenog

Sir Isaac je naporno radio na svojstvima svjetlosti. On je promatrao, kako se snop svjetlosti ponaša kada sastati prizmu, cilindar, ploča i prelamaju objektiv iz različitih prozirnih medija. Jednog je dana Newton stavio staklenu konveksnu leću na staklenu ploču s zakrivljenom površinom i usmjerio struju paralelnih zraka na strukturu. Kao rezultat toga, radijalno svijetli i tamni prstenovi zračili su iz središta objektiva. Znanstvenik je odmah pretpostavio da se takav fenomen može promatrati jedino ako u svjetlu postoji neka periodička svojstva koja negiraju gredu, ali negdje, naprotiv, to jača. Budući da je udaljenost između prstenova ovisi o zakrivljenosti leće, Newton otprilike mogao izračunati valnu duljinu fluktuacija. Stoga je engleski znanstvenik prvo pronašao konkretnu primjenu na fenomen interferencije.

Uplitanje na prorez

Daljnja istraživanja svojstava svjetlosti zahtijevala su formuliranje i provođenje novih pokusa. Prvo, znanstvenici su naučili kako stvoriti koherentne grede iz prilično različitih izvora. Da bi to učinili, protok od svjetiljke, svijeće ili sunca bio je podijeljen na dva pomoću optičkih uređaja. Na primjer, kada se snop pada na staklenu ploču pod kutom od 45 stupnjeva, onda se dio toga reflektira i prolazi, a dio se ogleda. Ako leće i prizme čine te tokove paralelno, fazna razlika u njima će biti konstantna. I to što u eksperimentima svjetlost ne proizlazi iz točke izvora kao ventilator, zraka je paralelna uz pomoć uskog fokusiranja.

Kad su znanstvenici naučili sve te manipulacije svjetlom, počeli su proučavati pojavu smetnji na različitim otvorima, uključujući uske proreze ili niz proreza.

Interferencija i difrakcija

Gore opisano iskustvo bilo je moguće zbog nekog drugog svojstva svjetlosne difrakcije. Prevladavanje prepreke je dovoljno mala da se uspoređuje s valnom duljinom, oscilacija može promijeniti smjer njegova širenja. Zbog toga, nakon uskog proreznog dijela snopa, promjena smjera razmnožavanja i interakcija s zračnicama koje ne mijenjaju kut nagiba. Zbog toga se uporaba smetnji i difrakcije ne može odvojiti jedna od druge.

Modeli i stvarnost

Do sada smo koristili idealni svjetski model u kojem su sve svjetlosne zrake međusobno paralelne i koherentne. Također, u najjednostavnijem opisu smetnji, mislimo na to da se uvijek događa zračenje s istim valnim duljinama. Ali u stvarnosti, sve nije tako: svjetlost je najčešće bijela, sastoji se od svih elektromagnetskih oscilacija koje pruža Sunce. Dakle, smetnje se javljaju prema složenijim zakonima.

Tanki filmovi

Najočitiji primjer ove vrste svjetlosne interakcije je pad svjetlosti svjetlosti na tanki film. Kada se u gradskom bazenu nalazi kap benzina, površina prelijeva sa svim bojama duga. i ovo je posljedica interferencija.

Svjetlo pada na površinu filma, refracts, pada na granicu benzina i vode, odražava se i ponovno se reflektira. Kao rezultat toga, izlaz vala se sastaje sa samim sobom. Tako se svi valovi ugase, osim onih za koje je zadovoljen jedan uvjet: debljina filma je višestruka polu-integralne valne duljine. Zatim na izlazu, oscilacija će se dogoditi sa sobom s dva maksimuma. Ako je debljina premaza jednaka cijeloj valnoj duljini, tada će maksimalni maksimum biti postavljen na izlaz na minimum, a zračenje će se ugasiti.

Iz toga slijedi da što je film deblji, to je veća valna duljina, koja će ga ostaviti bez gubitka. Zapravo, tanki film olakšava izolaciju pojedinih boja iz cijelog spektra i može se koristiti u inženjeringu.

Fotografije i gadgeti

Čudno je da su neke aplikacije za smetnje poznate svim modnim ženama na svijetu.

Glavni posao lijepe djevojke modela je izgledati dobro ispred kamere. Za profesionalno fotografiranje žena pripremaju cijelu brigadu: stilist, vizažist, modni dizajner i interijera urednika. Pesky Paparazzi može odvratiti modela na ulici, kod kuće, u smiješnoj haljini i smiješan pozi, a zatim staviti slike na zaslonu. Ali dobra oprema je važna za sve fotografe. Neki uređaji mogu koštati nekoliko tisuća dolara. Među glavnim karakteristikama takve opreme bit će nužno jasnoća optike. A slike s takvog uređaja bit će vrlo visoke kvalitete. Prema tome, i uklonjena bez trening zvijezda, također, neće izgledati tako neprivlačan.

Naočale, mikroskope, zvijezde

Temelj ovog fenomena je uplitanje u tanke filmove. Ovo je zanimljiv i zajednički fenomen. I uplitanje svjetlosti nalazi se u tehnologiji koju neki ljudi drže u rukama svaki dan.

Ljudsko oko najbolje percipira zelenu boju. Stoga fotografije lijepih djevojaka ne smiju sadržavati pogreške točno na ovom području spektra. Ako se na površinu fotoaparata nanese film s određenom debljinom, tada takva oprema neće imati naglašene zelene boje. Ako je pažljiv čitatelj ikad primijetio takve detalje, trebao ga je osjetiti prisutnost samo crvenih i ljubičastih refleksija. Isti film se primjenjuje na naočale.

Ali ako to nije o ljudskom oku, već o neuništivom uređaju? Na primjer, mikroskop treba registrirati infracrveni spektar, a teleskop treba ispitati ultraljubičaste komponente zvijezda. Zatim se nanosi antireflektirajući film različitih debljina.