1. Жарықтың шашырауы. Релей заңы

Жарықтың шашырауы

Көптеген тәжірибелік деректер бойынша жарық оптикалық біртекті ортада түзу сызықты таралады. Гюйгенстің, Ферманың және т.б.. принциптерінен де дәл осындай қорытынды жасалады. Егер ортада оптикалық біртекті еместіктер пайда болса, онда бұлар жарықтың шашырауын туғызады.

Оптикалық біртекті еместіктер әртүрлі себептерден пайда болуы мүмкін. Мысалы, газдағы бөгде заттың қатты бөлшектері (түтін), ауадағы сұйықтың (судың) тамшылары (тұман), сұйықтағы бөгде қатты заттың бөлшектері (суспензия) және т.б. орталарды оптикалық біртекті емес етеді. Осындай оптикалық біртекті емес орталарды бұлдыр (лай) орталар (мутные среды) деп атау қабылданған.

Тәжірибеге қарағанда жарық бөгде қоспалары жоқ мөлдір біртекті (таза) орталар арқылы таралған жағдайда да шашырайды екен. Осындай шашырау – біртекті (таза) орталардағы шашырау – жарықтың молекулалық шашырауы деп аталады.Жарықтың шашырау құбылысына бұдан кейінгі зерттеулер нәтижесінде пайда болу механизмі бойынша және барлық басқа белгілері бойынша жарықтың бұлдыр орталардағы және жарықтың молекулалық шашырауынан өзгеше шашыраудың болатындығы анықталды. Бұл – жарықтың комбинациялық шашырауы.

Шашырау сипаты ең алдымен толқын ұзындығы мен бөлшектер мөлшерінің ара қатысына тәуелді болады. Егер бөлшектің сызықтық мөлшерлері толқын ұзындығына қарағанда шамамен кіші болса, онда шашырау осы шашырау түрін зерттеген Д.У. Рэлейдің (1842-1919) құрметінерэлейше шашырау деп аталады.

Оптикалық біртекті ортада жазық толқынның шебі өзіне-өзі параллель орын ауыстырады. Бірақта егер орта біртекті болмай және мұнда оптикалық қасиеттері басқаша қоспалар болса, онда бастапқы бағытта таралатын толқыннан басқа, жан-жаққа шашыраған толқындар пайда болады. Осы толқындар Ұздерімен бірге белгілі энергия мөлшерін ала кетеді де осыдан біртіндеп бастапқы жарық ағыны энергиясын азайтады.

Шұғыл біртекті еместік жағдайын – ауадағы сыну көрсеткіші бөлшекті қарастырайық. мұндай бөлшектер, мысалы: өндіріс түтініндегі, күл, төздар, қалалардың ауа бассейнінде мол болады. Ауаның қаныққан булары аса суығанда пайда болатын судың майда тамшыларынан төман түзіледі. Осындай аэротозандық жүйелерден шашыраған жарықтың интенсивтігі, әдетте, бұлардың жеке бөлшектерінің шашырататын итенсивтіктерінен құралатын қосынды болады. Аэротозаң қабаты қалың болғанда ғана көп қайтара шағылуды ескеру қажет, яғни бір бөлшектен шашыраған жарық жүйе аумағынан шыққанша басқа бөлшектермен қайта шашырау мүмкіндігін ескеру қажет.

Жеке бөлшектен жарықтың шашырау сипаты оның радиусы (біртекті еместік радиусы) ментолқын ұзындығы арасындағы қатынасқа тәуелді болады.болғандағы үлкен бөлшектер үшін бөлшек бетінің әртүрлі бөліктеріне түсетін жарық бұлардан әртүрлі бұрыштармен шағылады (7.21-сурет). Іс жүзінде ірі бөлшектің алдыңғы бетіне түсетін жарықтың бәрі жан-жаққа шашырайды деп санауға болады. Мөлшерлері толқын ұзындығымен шамалас () бөлшектер үшін, осы біртекті еместіктерден жарықтың дифракциясы нәтижесінде пайда болатын шашырау негізгі болады (дифракциялық шашырау). Өте кіші бөлшектерден () шашыраудырэлейше шашырау деп атайды, өйткені шашыраудың осы түрінің теориясын алғаш Рэлей құрған болатын.