Bu makale böyle bir fizik olgusunu girişim olarak incelemektedir: ne olduğu, ne zaman meydana geldiği ve nasıl uygulandığı. Aynı zamanda ilgili dalga fiziği kavramını - kırınımı detaylandırır.
Dalga türleri
Kelime bir kitapta veya yazışmada göründüğünde"Dalga", sonra, bir kural olarak, hemen deniz belirir: mavi bir genişlik, muazzam bir mesafe, kıyıdan birbiri ardına tuzlu banklar akar. Bozkırların bir sakini, farklı bir manzara hayal edecek: sonsuz geniş çimenlik, hafif esintinin altında sallanıyor. Bir başkası, güneşli bir günde ağır bir perdenin kıvrımlarına veya bir bayrağın dalgalanmasına bakarak dalgaları hatırlayacaktır. Bir matematikçi, elektromanyetik salınımlar hakkında bir radyo fanatiği olan bir sinüs dalgası hakkında düşünecektir. Hepsi farklı niteliktedir ve farklı türlere aittir. Ancak bir şey tartışılmaz: Bir dalga, dengeden sapma durumudur, bazı "pürüzsüz" yasaların salınımlı bir yasaya dönüşümüdür. Onlara göre, böyle bir müdahale olgusu uygulanabilir. Ne olduğunu ve nasıl ortaya çıktığını biraz sonra ele alacağız. İlk önce dalgaların ne olduğunu bulalım. Aşağıdaki türleri listeliyoruz:
- mekanik;
- kimyasal;
- elektromanyetik;
- yerçekimsel;
- çevirmek;
- olasılıksal.
Dalgalar fiziksel olarak enerji taşır.Ancak kütlenin de hareket ettiği görülür. Fizikte müdahalenin ne olduğu sorusuna cevap verirken, kesinlikle herhangi bir doğadaki dalgaların özelliği olduğu unutulmamalıdır.
Dalga Farkının İşaretleri
İşin garibi, ancak dalganın tek bir tanımı yok. Türleri o kadar çeşitlidir ki, bir düzineden fazla sınıflandırma türü vardır. Dalgaları ayırt etmek için kriterler nelerdir?
- Çevrede yayılma yöntemiyle (koşarken veya ayakta).
- Dalganın doğası gereği (titreşimsel ve solitonlar tam olarak bu özellik için farklıdır).
- Ortamdaki dağılım türüne göre (boyuna, enine).
- Doğrusallık derecesine göre (doğrusal veya doğrusal olmayan).
- İçinde yayıldıkları ortamın özelliklerine göre (ayrık, sürekli).
- Şeklinde (düz, küresel, spiral).
- Fiziksel yayılma ortamının özellikleriyle (mekanik, elektromanyetik, yerçekimi).
- Ortam parçacıklarının titreşimi yönünde (sıkıştırma veya kayma dalgaları).
- Ortamı (tek, tek renkli, dalga paketi) heyecanlandırmak için gereken zamana kadar.
Ve çevrenin bu rahatsızlıklarının her türlüsü için geçerlidir.girişim. Bu kavramı özel kılan ve neden dünyamızı olduğu gibi yapan bu fenomendir, dalganın özelliklerini getirdikten sonra anlatacağız.
Dalga özellikleri
Dalgaların türü ve türü ne olursa olsun, hepsinin ortak özellikleri vardır. İşte bir liste:
- Tarak bir çeşit maksimumdur. Sıkıştırma dalgaları için burası, ortamın en yüksek yoğunluğunun olduğu yerdir. Salınımın denge durumundan en büyük pozitif sapmasını temsil eder.
- Bir oyuk (bazı durumlarda bir vadi), sırt kavramının tersidir. Denge durumundan minimum, en büyük negatif sapma.
- Zaman periyodu veya frekans, bir dalganın bir maksimumdan diğerine geçmesi için geçen süredir.
- Uzamsal periyodiklik veya dalga boyu, bitişik tepeler arasındaki mesafedir.
- Genlik, zirvelerin yüksekliğidir. Dalga girişiminin ne olduğunu anlamak için ihtiyaç duyulacak olan bu tanımdır.
Dalgayı çok detaylı inceledik.özellikler ve çeşitli sınıflandırmalar, çünkü "girişim" kavramı, çevreye zarar veren böyle bir fenomenin net bir şekilde anlaşılması olmadan açıklanamaz. Bir hatırlatma olarak, girişim yalnızca dalgalar için mantıklıdır.
Dalgaların etkileşimi
Şimdi konsepte yaklaşıyoruz"Müdahale": nedir, ne zaman meydana gelir ve nasıl tanımlanır. Yukarıdaki dalgaların tüm tipleri, tipleri ve özellikleri ideal duruma aitti. Bunlar "boşlukta küresel bir at", yani gerçek dünyada imkansız olan bazı teorik yapılardı. Ancak pratikte, etrafındaki tüm alan çeşitli dalgalarla kaplıdır. Işık, ses, ısı, radyo, kimyasal işlemler çevrenin periyodik salınımlarıdır. Ve tüm bu dalgalar etkileşim halindedir. Bir özelliğe dikkat edilmelidir: Birbirlerini etkilemeleri için benzer özelliklere sahip olmaları gerekir.
Ses dalgaları hiçbir şekilde yapamayacakışığa müdahale eder ve radyo dalgaları rüzgarla hiçbir şekilde etkileşime girmez. Elbette, hala etki var, ancak o kadar küçük ki etkisi hesaba katılmıyor. Diğer bir deyişle, ışık girişiminin ne olduğu açıklanırken, bir fotonun karşılaştığı zaman diğerini etkilediği varsayılır. Yani, daha ayrıntılı olarak.
Girişim
Birçok dalga türü için ilke geçerlidirsüperpozisyon: uzayda bir noktada buluşurlar, etkileşirler. Genlikteki değişimde enerji değişimi gösterilir. Etkileşim yasası şöyledir: eğer iki maksimum bir noktada buluşursa, o zaman son dalgada maksimum iki katına çıkar; bir maksimum ve minimum ile karşılaşılırsa, ortaya çıkan genlik kaybolur. Bu, ışık ve sesin karışmasının ne olduğu sorusuna net bir cevaptır. Özünde, bu bir örtüşme olgusudur.
Farklı özelliklere sahip dalgaların girişimi
Yukarıda açıklanan olay, iki kişinin buluşmasını temsil eder.doğrusal uzayda özdeş dalgalar. Bununla birlikte, iki karşıt dalganın farklı frekansları, genlikleri ve uzunlukları olabilir. Bu durumda son resim nasıl sunulur? Cevap, sonucun tam olarak bir dalga gibi görünmeyeceği gerçeğinde yatmaktadır. Yani, yüksek ve alçakların katı değişim sırası ihlal edilecektir: bir anda genlik maksimum olacak, bir sonraki - zaten daha az, daha sonra maksimum ve minimum karşılayacak ve sonuç sıfıra dönecektir. Bununla birlikte, iki dalga arasındaki farklar ne kadar güçlü olursa olsun, genlik yine de er ya da geç kendini tekrar edecektir. Matematikte sonsuzluktan bahsetmek alışılmış bir şeydir, ancak gerçekte sürtünme ve atalet kuvvetleri ortaya çıkan dalganın varlığını zirvelerin, vadilerin ve ovaların deseni kendini tekrar etmeden önce durdurabilir.
Bir açıda buluşan dalgaların girişimi
Ancak, kendi özelliklerine ek olarak, gerçekuzayda dalgaların konumu farklılık gösterebilir. Örneğin, ses girişiminin ne olduğu düşünülürken, bu dikkate alınmalıdır. Düşünün: bir çocuk yürüyor ve ıslık çalıyor. Önüne bir ses dalgası gönderir. Ve bisikletli başka bir çocuk onun yanından geçiyor ve yayanın kenara çekilmesi için zili çalıyor. Bu iki ses dalgasının buluşma noktasında belirli bir açıyla kesişirler. Örneğin, Büyükanne Masha'nın tohumlarındaki en yakın tüccara uçacak olan havanın son titreşiminin genliği ve şekli nasıl hesaplanır? Ses dalgasının vektör bileşeninin devreye girdiği yer burasıdır. Ve bu durumda, yalnızca genliğin büyüklüklerini değil, aynı zamanda bu salınımların yayılma vektörlerini de toplamak veya çıkarmak gerekir. Umarız büyükanne Masha gürültülü çocuklara çok fazla bağırmaz.
Işığın farklı polarizasyonlarla etkileşimi
Ayrıca bir noktada karşılaştıkları da olurfarklı polarizasyon fotonları. Bu durumda, elektromanyetik salınımların vektör bileşeni de dikkate alınmalıdır. Karşılıklı olarak dik değillerse veya ışık huzmelerinden biri dairesel veya eliptik polarizasyona sahipse, etkileşim oldukça mümkündür. Kristallerin optik saflığını belirlemenin birkaç yöntemi bu prensibe dayanmaktadır: dikey olarak polarize edilmiş ışınlarda etkileşim olmamalıdır. Resim bozulmuşsa, kristal kusurludur, ışınların polarizasyonunu değiştirir, bu da yanlış büyütüldüğü anlamına gelir.
Girişim ve kırınım
İki ışık demetinin etkileşimi, onlarıngirişim, sonuç olarak, gözlemci bir dizi ışık (maksimum) ve karanlık (minimum) bant veya halka görür. Ancak ışık ve maddenin etkileşimine başka bir fenomen eşlik ediyor - kırınım. Farklı dalga boylarındaki ışığın ortam tarafından farklı şekilde kırıldığı gerçeğine dayanmaktadır. Örneğin, dalga boyu 300 nanometre ise, sapma açısı 10 derecedir ve 500 nanometre ise - zaten 12. Bu nedenle, güneş ışınından gelen ışık bir kuvars prizmasına düştüğünde, kırmızı mordan farklı bir şekilde kırılır (dalga boyları farklıdır) ) ve gözlemci bir gökkuşağı görür. Işığın girişim ve kırınımı nedir ve nasıl farklılaştıkları sorusunun cevabı budur. Tek renkli radyasyonu bir lazerden aynı prizmaya yönlendirirseniz, farklı dalga boylarında fotonlar olmadığından gökkuşağı olmayacaktır. Işın basitçe orijinal yayılma yönünden bir açıyla sapacaktır ve işte bu kadar.
Girişim olgusunun pratik uygulaması
Bu tamamen teorik fenomenden pratik kullanım için birçok fırsat var. Burada yalnızca ana olanlar listelenecektir:
- Kristallerin kalitesinin incelenmesi. Bunu biraz daha yüksek konuştuk.
- Lens hatalarının tanımlanması. Genellikle mükemmel bir küresel şekle getirilmeleri gerekir. Herhangi bir kusurun varlığı, tam olarak girişim fenomeni yardımıyla tespit edilir.
- Filmlerin kalınlığının belirlenmesi.Bazı üretim türlerinde sabit film kalınlığı çok şey ifade eder, örneğin plastik. Kalitesini belirlemeyi mümkün kılan tam olarak kırınımla birlikte girişim olgusudur.
- Optik aydınlanma.Camlar, kamera lensleri ve mikroskoplar ince bir filmle kaplanmıştır. Böylece, belirli bir uzunluktaki elektromanyetik dalgalar basitçe yansıtılır ve üst üste bindirilerek parazit azaltılır. Çoğu zaman, aydınlanma optik spektrumun yeşil kısmında yapılır, çünkü insan gözünün en iyi algıladığı alan budur.
- Uzay araştırması. Girişim yasalarını bilen gökbilimciler, birbirine yakın iki yıldızın spektrumlarını ayırabilir ve bileşimlerini ve Dünya'ya olan mesafelerini belirleyebilir.
- Teorik araştırma.Bir zamanlar, elektronlar ve protonlar gibi temel parçacıkların dalga doğasını kanıtlamak, girişim olgusunun yardımıyla mümkündü. Bu, mikro dünyanın dalga-parçacık ikiliği hipotezini doğruladı ve kuantum çağının temelini attı.
Umarız bu makale ile ilgili bilginiztutarlı (sabit faz farkı ve aynı frekansa sahip kaynaklar tarafından yayılan) dalgaların üst üste binmesi önemli ölçüde genişledi. Bu fenomen, girişim olarak adlandırılır.
