Uporaba motenj, motenj v tankem filmu

Danes se bomo pogovarjali o uporabi vmešavanja v znanost in vsakdanje življenje, razkrili bomo fizični pomen tega pojava in povedali o zgodovini njenega odkritja.

Definicije in porazdelitve

Preden govorimo o pomenu fenomena v naravi in ​​tehnologiji, je treba najprej opredeliti definicijo. Danes razmišljamo o pojavu šolarjev, ki se učijo na pouku fizike. Zato, preden opišemo praktično uporabo motenj, se obrnite na učbenik.

Za začetek je treba opozoriti, da se ta pojav nanaša na vse vrste valov: na tiste, ki se pojavijo na površini vode ali med raziskavami. Torej, motnja je povečanje ali zmanjšanje amplitude dveh ali več koherentnih valov, ki se pojavi, če se pojavijo v eni točki v prostoru. Najvišji v tem primeru se imenujejo antinode, ti pa se imenujejo vozlišča. V tej definiciji se pojavljajo nekatere lastnosti oscilatornih procesov, ki jih bomo kasneje razkrili.

Slika, ki jo dobimo kot rezultat superpozicije valov med seboj (in jih je lahko veliko), je odvisna le od fazne razlike, v kateri oscilacije pridejo na eno točko v prostoru.

Svetloba je tudi val

Na ta zaključek so znanstveniki prišli že v šestnajstem stoletju. Temelji optike kot znanosti so postavili svetovno znani angleški znanstvenik Isaac Newton. Prvi je spoznal, da svetlobo sestavljajo določeni elementi, katerih število določa barvo. Znanstvenik je odkril pojav disperzije in lomljenja. In prvi je opazoval vmešavanje svetlobe na leče. Newton je proučeval takšne lastnosti žarkov kot kot refrakcijskega kota v različnih okoljih, dvojno refrakcijo, polarizacijo. K njemu pripada zasluga prve uporabe vmešavanja valov v korist človeštva. In Newton je spoznal, da če ne bi bilo nobenega lahkega obotavljanja, ne bi pokazal vseh teh značilnosti.

Lastnosti svetlobe

Lastnosti valov svetlobe vključujejo:

1. Valovna dolžina. To je razdalja med dvema sosednjima maksima ene oscilacije. To je valovna dolžina, ki določa barvo in energijo vidnega sevanja.
2. Pogostost. To je število polnih valov, ki se lahko pojavijo v eni sekundi. Vrednost je izražena v Hertzu in obratno sorazmerna z valovno dolžino.
3. Amplituda. To je "višina" ali "globina" nihanja. Vrednost se spremeni neposredno z motnjami dveh nihanj. Amplituda kaže, koliko je elektromagnetno polje ogorčeno, da bi ustvaril ta poseben val. Prav tako nastavi intenzivnost polja.
4. Faza valovanja. To je del fluktuacije, ki se doseže v danem trenutku. Če se dve valovi v eni točki srečata z motnjami, se njihova fazna razlika izrazi v enotah pi-.
5. Elektromagnetno sevanje z enakimi lastnostmi se imenuje koherentno. Koherenca dveh valov implicira konstantnost njihove fazne razlike. Naravni viri takega sevanja ne obstajajo, nastajajo le umetno.

Prva vloga - znanstvena

Sir Isaac je trdo in trdo delal na lastnostih svetlobe. Gledal je natančno, kako se žarki žarkov obnašajo, ko sreča prizmo, valj, ploščo in lečo iz različnih refraktivnih prozornih medijev. Nekega dne je Newton postavil stekleno konveksno lečo na stekleno ploščo z ukrivljeno površino in na strukturo usmeril potok vzporednih žarkov. Zaradi tega so radialno svetle in temne obročke izžarevale iz središča objektiva. Znanstvenik je takoj uganil, da je tak pojav mogoče opaziti le, če v svetlobi obstaja nekaj periodičnega lastnosti, ki nekje ugasne žarek, a ga nekje, nasprotno, krepi. Ker je razdalja med obroči odvisna od ukrivljenosti leče, je Newton lahko izračunal valovno dolžino nihanja. Tako je angleški znanstvenik najprej našel konkretno aplikacijo po pojavi motenj.

Motnje na reži

Nadaljnje raziskave lastnosti svetlobe so zahtevale oblikovanje in vodenje novih eksperimentov. Prvič, znanstveniki so se naučili, kako ustvariti koherentne žarke iz precej različnih virov. Da bi to naredili, je bil tok iz žarnice, sveč ali sonca razdeljen na dva s pomočjo optičnih naprav. Na primer, ko žarek pade na stekleno ploščo pod kotom 45 stopinj, potem je njen del lomljen in preide, del pa odraža. Če leče in prizme naredijo te tokove vzporedne, je njihova fazna razlika konstantna. In da v poskusih svetloba ne izvira iz točkovnega vira kot ventilatorja, je žarek vzporeden s pomočjo objektiva z omejenim poudarkom.

Ko so se znanstveniki naučili vseh teh manipulacij s svetlobo, so začeli preučevati pojav motenj pri različnih odprtinah, vključno z ozko režo ali številnimi razrezi.

Motnje in difrakcija

Zgoraj opisane izkušnje so postale mogoče zaradi druge lastnosti difrakcije svetlobe. Premostitev ovire je dovolj majhna, da se primerja z valovno dolžino, nihanje lahko spremeni smer njegovega širjenja. Zaradi tega, po ozkem razrezanem delu žarka, spremeni smer razširjanja in sodeluje z žarki, ki ne spreminjajo nagiba kota. Zato uporaba motenj in difrakcije ni mogoče ločiti drug od drugega.

Modeli in resničnost

Do te točke smo uporabili idealen svetovni model, v katerem so vsi svetlobni žarki vzporedni med seboj in skladni. Tudi v najpreprostejšem opisu motenj mislimo, da vedno pride do sevanja z enakimi valovnimi dolžinami. V resnici pa vse ni tako: svetloba je najpogosteje bela, sestavljena je iz vseh elektromagnetnih nihanj, ki jih nudi Sonce. Torej, motenje poteka v skladu z bolj zapletenimi zakoni.

Tanki filmi

Najbolj očiten primer te vrste svetlobne interakcije je padec svetlobnega snopa na tanek film. Ko v mestnem bazenu pride kapljica bencina, površina preliva z vsemi barvami mavrice. In to je posledica in sicer motenj.

Svetloba pade na površino filma, refraktira, pade na mejo bencina in vode, se odraža in refraktira še enkrat. Posledica tega je, da se izhod valovanja sestane s samim seboj. Tako so vsi valovi ugasnjeni, razen tistih, za katere je izpolnjen en pogoj: debelina filma je večkratna od polovične valovne dolžine. Nato na izhodu se bo z njo pojavilo nihanje z dvema maksima. Če je debelina prevleke enaka celotni valovni dolžini, se maksimalna vrednost na izhodu nastavi na najmanjšo možno mero, sevanje pa se ugasne.

Iz tega sledi, da je debelejši film, večja je valovna dolžina, ki jo pusti brez izgube. Tanka folija dejansko olajša izolacijo posameznih barv iz celotnega spektra in se lahko uporablja v inženirstvu.

Fotografije in pripomočki

Čudno je, da so nekatere aplikacije za motnje poznane vsem ženskam mode v svetu.

Glavna naloga lepe dekle je, da je pred kamerami dobro videti. Celotna brigada se pripravlja na fotografski sejem ženskih strokovnjakov: stilistka, make-up umetnik, oblikovalec oblačil in notranjosti, urednik revije. Neprijetni paparazzi lahko počakajo na model na ulici, doma, v smešnih oblačilih in smešnem položaju, nato pa slike objavijo na javnem zaslonu. Toda dobra oprema je pomembna za vse fotografe. Nekatere naprave lahko stanejo več tisoč dolarjev. Med glavnimi značilnostmi takšne opreme bo zagotovo jasnost optike. Slike iz takšne naprave bodo zelo visoke kakovosti. Skladno s tem, in odstraniti brez usposabljanja zvezda, tudi, bo videti ne tako neprivlačna.

Očala, mikroskopi, zvezde

Osnova tega pojava je motenje v tankih filmih. To je zanimiv in navaden pojav. In vmešavanje svetlobe najdemo v tehnologiji, ki jo nekateri ljudje vsak dan držijo v rokah.

Človeško oko najbolje zazna zeleno barvo. Zato fotografije lepih deklet ne smejo vsebovati napak točno na tem področju spektra. Če se na površino kamere nanese film s posebno debelino, taka oprema ne bo imela nobenih zelenih barv. Če je pozoren bralec kdaj opazil takšne podrobnosti, bi ga moral zadeti prisotnost samo rdečih in vijoličnih odsevov. Isti film se uporablja za očala stekla.

Ampak, če ne gre za človeško oko, ampak o nesramni napravi? Na primer, mikroskop mora registrirati infrardeči spekter, teleskop pa mora preučiti ultravijolične komponente zvezd. Nato se uporabi protirafilni film z drugo debelino.