7.3 Жарық дифракциясы

Ньютон теориясы бойынша жарық біртекті ортада бірқалыпты түзу сызық бойымен таралады. Көптеген тәжірибелер нәтижесінде бұл қағиданың универсалды емес екені дәлелденді. Жарықтың тар саңылаулардан, яғни оптикалық біртексіз ортадан өтуі кезінде, экранда жарықтың интерференциялық максимум немесе минимум жүйесі бақыланды.

Жарық дифракциясы дегеніміз – жарықтың өзінің толқын ұзындығымен шамалас тосқауылды орағытып өту құбылысы. Дифракциялық көрініс когерентті толқындардың қосылу нәтижесінде пайда болады.

Дифракцияның екі түрі бар: Фраунгофер дифракциясы және Френель дифракциясы. Фраунгофер дифракциясы кезінде тосқауылға жазық толқын (параллель сәулелер) келіп түседі. Френель дифракциясы кезінде тосқауылға сфералық толқындар түседі.

Жарықтың бір өлшемді дифракциялық тордан өтуі кезіндегі дифракцисын қарастырайық. Дифракциялық тор дегеніміз – ені бірдей саңылаулар мен мөлдір емес ортаның кезектесіп орналасқан жүйесі. Тордың саңылауларының ені a-ға, мөлдір емес аралықтар b-ға тең. шамасы дифракциялық тор тұрақтысы немесе периоды деп аталады. Монохроматты жазық толқын дифракциялық торға нормаль бойымен түссін. Тордан кейін қойылған жинағыш линза жарықты өзінің фокус жазықтығында жинайды. Саңылаудан өткен жарық дифракция салдарынан бастапқы бағытынан әр түрлі бұрышқа шашырайды. Толқындар фазалар айырымына байланысты бірін-бірі жояды немесе күшейтеді. Саңылаулар бір-бірінен бірдей қашықтықта жатқандықтан, көршілес екі саңылаудан шыққан сәулелердің оптикалық жол айырымдарбағыты бірдей болады

. (7.7)

Жарық интенсивтілігінің негізгі минимумдары бақыланатын бағыттар

() (7.8)

шартынан анықталады.

Сонымен қатар әртүрлі саңылаудан келіп түскен сәлелер бірін-бірі жоятын болса, қосымша минимудар пайда болады

() (7.9)

Негізгі максимумдар

() (7.10)

шартынан анықталады. Сонымен саңылаулар саны N болса, екі негізгі максимумның арасына N-1 қосымша минимумдар орналасады. Негізгі максимумдар саны дифракциялық тор периодының толқын ұзындығына қатынасынан анықталады

. (7.11)

7.3 Жарық поляризациясы

Жарық көлденең электрмагниттік толқын болып табылады. Жарық толқынының векторы мүмкін болатын барлық бағытта тербелетін болса, мұндай жарық табиғи жарық деп аталады. Мысал ретінде күн сәулесін, электр шамының жарығын келтіруге болады.

Қандай да бір жағдай жасалып, жарық векторы бір бағытта ғана тербелетін болса, ол поляризацияланған жарық деп аталады. Поляризатор көмегімен табиғи жарықтан поляризацияланған жарықты алуға болады. Жарық поляризациясын сипаттау үшін поляризацилану дәрежесі деген шама енгізейік

, (7.12)

мұндағы ,- жарық интенсивтілігінің максимум және минимум мәндері.

Егер жарықты екі поляризатордан қатар өткізсе, онда өткен жарықтың интенсивтілігі Малюс заңынан анықталады

, (7.13)

мұндағы - екі поляризатор арасындағы бұрыш.

Екі орта шекарасына түскен жарық, шағылу немесе сыну кезінде өзінің поляризациясын өзгертеді. Түсу бұрышы нөлден өзгеше болса, шағылған және сынған сәулелер жартылай поляризацияланады. Шағылған жарықтың электр өрісінің кернеулік векторы түсу жазықтығына перпендикуляр жазықтықта, ал сынған жарықтікі – параллелль жазықтықта тербеледі. Белгілі бір бұрышта ғана (Брюстер бұрышы)

(7.14)

шағылған жарық толығымен поляризацияланады.

8 Дәріс. Электрмагниттік сәуле шығарудың кванттық табиғаты

Дәрістің мақсаты:

- электрмагниттік сәуле шығарудың сипаттамаларымен танысу;

- жылулық сәуле шығару заңдарын меңгеру.

Физика классикалық және кванттық физика болып бөлінеді. 1900 жылы М.Планк кванттар гипотезасын тұжырымдады. 1926 жылы микроәлем физикасының теориясы жасалды.