Toepassing van interferentie, interferentie in een dunne film

Vandaag zullen we het hebben over de toepassing van interferentie in de wetenschap en het dagelijks leven, de fysieke betekenis van dit fenomeen onthullen en vertellen over de geschiedenis van zijn ontdekking.

Definities en verdelingen

Alvorens te praten over de betekenis van de een of de andereen fenomeen in de natuur en technologie, om te beginnen is het noodzakelijk om te definiëren. Vandaag overwegen we een fenomeen dat studenten leren in natuurkundelessen. Daarom gaan we, voordat we de praktische toepassing van interferentie beschrijven, naar het tekstboek.

Ten eerste moet worden opgemerkt dat dit fenomeenis van toepassing op alle soorten golven: op golven die voorkomen op het wateroppervlak of in het onderzoek. Interferentie is dus een toename of een vermindering van de amplitude van twee of meer coherente golven, die optreedt als ze zich op één punt in de ruimte voordoen. De maxima worden in dit geval antinodes genoemd en de minima worden knooppunten genoemd. Deze definitie omvat enkele eigenschappen van oscillerende processen, die we later zullen onthullen.

Het beeld dat het gevolg is van het opleggen van golven op elkaar (en er zijn er veel) hangt alleen af ​​van het faseverschil, waarin oscillaties op één punt in de ruimte komen.

Licht is ook een golf

Deze conclusie wetenschappers kwamen in de zestiendeeeuw. De basis van optica als wetenschap werd gelegd door de wereldberoemde Engelse wetenschapper Isaac Newton. Hij was het die zich voor de eerste keer realiseerde dat licht uit bepaalde elementen bestaat, waarvan de kleur ervan afhangt. De wetenschapper ontdekte het fenomeen van dispersie en breking. En hij was de eerste die de interferentie van licht op de lenzen observeerde. Newton bestudeerde dergelijke eigenschappen van stralen als de brekingshoek in verschillende media, dubbele breking, polarisatie. Hij wordt gecrediteerd voor het eerste gebruik van golfinterferentie ten behoeve van de mensheid. En het was Newton die begreep dat als hij niet licht was geweest, hij niet al deze kenmerken zou hebben getoond.

Licht eigenschappen

De golfeigenschappen van licht omvatten:

1. Golflengte. Dit is de afstand tussen twee aangrenzende maxima van één oscillatie. Het is de golflengte die de kleur en energie van zichtbare straling bepaalt.
2. Frequentie. Dit is het aantal totale golven dat in één seconde kan voorkomen. De waarde wordt uitgedrukt in Hertz en omgekeerd evenredig met de golflengte.
3. De amplitude. Dit is de "hoogte" of "diepte" van de oscillatie. De waarde verandert direct wanneer twee oscillaties interfereren. De amplitude laat zien hoe sterk het elektromagnetische veld verontwaardigd was om deze specifieke golf te genereren. Ze bepaalt ook de veldsterkte.
4. Fasegolf. Dit is het deel van de oscillatie dat op een bepaald moment wordt bereikt. Als twee golven elkaar tijdens een storing ontmoeten, wordt hun faseverschil uitgedrukt in eenheden van π.
5. Elektromagnetische straling wordt coherent genoemd.met dezelfde kenmerken. De samenhang van twee golven impliceert de constantheid van hun faseverschil. Natuurlijke bronnen van dergelijke straling bestaan ​​niet, ze worden alleen gecreëerd door kunstmatige middelen.

De eerste toepassing is wetenschappelijk

Sir Isaac heeft hard gewerkt aan eigenschappenvan licht. Hij observeerde hoe een stralenbundel zich precies gedraagt ​​als hij een prisma, cilinder, plaat en lens van verschillende brekende transparante media tegenkomt. Zodra Newton een glazen bolle lens van een gebogen oppervlak op een glasplaat neerzette en een stroom parallelle stralen op de structuur richtte. Dientengevolge divergeren radiaal heldere en donkere ringen vanuit het midden van de lens. De wetenschapper vermoedde onmiddellijk dat een dergelijk fenomeen alleen kan worden waargenomen als er enige periodieke eigenschap in de wereld is, die ergens de straal dempt, maar ergens versterkt, integendeel. Omdat de afstand tussen de ringen afhing van de kromming van de lens, was Newton in staat om ongeveer de golflengte van de oscillatie te berekenen. Zo vond de Engelse wetenschapper voor de eerste keer een concrete toepassing op het fenomeen interferentie.

Interferentie op het gat

Verder onderzoek naar de benodigde eigenschappen van lichthet maken en uitvoeren van nieuwe experimenten. In het begin leerden wetenschappers hoe ze coherente bundels konden creëren uit redelijk uiteenlopende bronnen. Om dit te doen, werd de stroom van een lamp, een kaars of de zon in tweeën gedeeld met behulp van optische apparaten. Bijvoorbeeld, wanneer een straal op een glasplaat valt onder een hoek van 45 graden, wordt een deel ervan gebroken en gaat door en wordt een deel gereflecteerd. Als met behulp van lenzen en prisma's deze stromen parallel lopen, zal het faseverschil daarin constant zijn. En zodat in experimenten het licht niet uit een puntbron zoals een ventilator kwam, werd de bundel parallel gemaakt met behulp van een close-focuslens.

Toen wetenschappers al deze lichtmanipulaties leerden, begonnen ze het fenomeen van interferentie in verschillende gaten te bestuderen, waaronder een nauwe opening of een aantal sleuven.

Interferentie en diffractie

De hierboven beschreven ervaring werd mogelijk gemaakt dooreen andere eigenschap van licht - diffractie. Door een obstakel te overwinnen dat klein genoeg is om te vergelijken met de golflengte, kan de oscillatie de voortplantingsrichting veranderen. Hierdoor verandert een deel van de bundel na een nauwe spleet de voortplantingsrichting en reageert het op de stralen die de hellingshoek niet veranderen. Daarom kunnen de toepassing van interferentie en diffractie niet van elkaar worden gescheiden.

Modellen en realiteit

Tot nu toe gebruikten we een modelideale wereld waarin alle lichtstralen parallel aan elkaar zijn en coherent. Ook in de eenvoudigste beschrijving van interferentie, wordt aangenomen dat straling met dezelfde golflengte altijd wordt aangetroffen. Maar in werkelijkheid is alles niet zo: het licht is meestal wit, het bestaat uit alle elektromagnetische oscillaties die de zon veroorzaakt. Dus de interferentie gebeurt volgens meer complexe wetten.

Dunne films

Het meest voor de hand liggende voorbeeld van dit soort interactieLicht - dit is de val van een lichtstraal op een dunne film. Wanneer er een druppel gas in een plas in de stad is, glinstert het oppervlak met alle kleuren van de regenboog. En dit is een gevolg van interferentie.

Licht valt op het oppervlak van de film, is gebroken,valt op de grens van benzine en water, wordt gereflecteerd en weer gebroken. Dientengevolge ontmoet de uitgangsgolf zichzelf. Alle golven zijn dus gedoofd, behalve diegene waarvoor aan één voorwaarde is voldaan: de filmdikte is een veelvoud van de helft van de gehele golflengte. Vervolgens, bij de uitgang, zal de oscillatie zichzelf met twee maxima voordoen. Als de dikte van de coating gelijk is aan de hele golflengte, dan zal de output een maximum opleggen aan het minimum en de straling zal zichzelf doven.

Hieruit volgt dat hoe dikker de film, demeer zou de golflengte moeten zijn die zonder verlies uitkomt. Een dunne film draagt ​​zelfs bij aan de selectie van afzonderlijke kleuren uit het hele spectrum en kan worden gebruikt in de engineering.

Fotosessies en gadgets

Vreemd genoeg zijn sommige toepassingen van interferentie bekend bij alle vrouwen van de mode in de wereld.

Het belangrijkste werk van een mooi meisjesmodel is goedkijk voor de camera's. Een volledig team bereidt zich voor op een fotosessie voor vrouwelijke professionals: een stylist, visagist, kledingontwerper en interieurontwerper, een tijdschriftredacteur. Vervelende paparazzi kunnen een model op straat, thuis, in grappige kleding en een belachelijke houding vastzetten en de foto's vervolgens op het publiek vertonen. Maar voor alle fotografen is goede apparatuur belangrijk. Sommige apparaten kunnen enkele duizenden dollars kosten. Een van de belangrijkste kenmerken van dergelijke apparatuur is noodzakelijkerwijs de verlichting van optica. En de foto's van een dergelijk apparaat zullen van zeer hoge kwaliteit zijn. Dienovereenkomstig zal een ster zonder voorbereiding ook niet onaantrekkelijk lijken.

Glazen, microscopen, sterren

De basis van dit fenomeen is interferentie in dunne films. Dit is een interessant en veel voorkomend verschijnsel. En de interferentie van licht wordt gebruikt in de techniek, die sommigen elke dag in hun handen houden.

Het menselijk oog neemt het het beste waargroene kleur Daarom mogen foto's van mooie meisjes geen fouten bevatten in dit specifieke deel van het spectrum. Als een film met een specifieke dikte op het oppervlak van de camera wordt aangebracht, heeft dergelijke apparatuur geen groene accenten. Als de oplettende lezer dergelijke details ooit heeft opgemerkt, dan zou hij moeten zijn getroffen door de aanwezigheid van alleen rode en paarse reflecties. Dezelfde film wordt op de bril aangebracht.

Maar als dit niet over het menselijk oog gaat, maar overonbewogen apparaat? Een microscoop moet bijvoorbeeld het infraroodspectrum registreren en een telescoop moet de ultraviolette componenten van sterren bestuderen. Vervolgens wordt een antireflectiefilm met een andere dikte aangebracht.

</ p>>