§28.Толқындық оптика

 

Жарықтың толқындық қасиетін зерттейтін оптиканың бөлімін толқындық оптика деп атайды. Толқындық оптикада жарықты толқын ұзындығы 380÷760 нанометр аралығында жататын электромагниттік толқын деп қарастырады. Жарықтың толқындық қасиеті көрінетін құбылыстарға жарықтың интерференциясы, диффракциясы, поляризациясы, дисперсиясы жатады.

 

28.1.Жарықтың интерференциясы

          Екі немесе бірнеше жарық толқындары кеңістіктің белгілі бір нүктесінде қабаттасқанда сол нүктедегі қорытқы жарық тербелісінің интенсивтілігінің артуын немесе кемуін жарық интерференциясы деп атайды.

Мысалы қарастырылатын нүктеде амплитудалары  және , тербеліс фазалары және  болатын екі жарық тербелістері қабаттассын.

 

мұндағы: ,  толқындық сан.

мұндағы: .

1) Жарық толқындарының фазалар айырмасы тұрақты болмаған жағдайда, яғни :

Жарықтың интенсивтілігі тербеліс амплитудасының квадратына тура пропорционал екенін ескерсек, яғни

2) Жарық толқындарының фазалар айырмасы тұрақты болған жағдайда, яғни :

.

Бұл  жағдайда жарық интенсивтілігі

Фазалар айырмасы  болса, берілген нүктедегі жарық толқыны кемиді, ал фазалар айырмасы  болса, жарық толқыны күшейеді.

          Интерференция құбылысы байқалуы үшін қабаттасатын жарық тербелістерінің фазаларының айырмасы тұрақты болу қажет. Мұндай жарық толқындарын когерентті толқындар деп атайды.

Суретте көрсетілгендей  нүктелік жарық көзінен шыққан  және  екі жарық толқындары абсолют сыну көрсеткіштер сәйкесінше  және  екі орталарда таралсын. Бұл толқындардың теңдеулері

,

.

 

Олардың тербеліс фазаларының айырмасы  .

 екенін ескерсек  

 шамасын жарық сәулесінің жүрген жолының оптикалық ұзындығы деп атайды. Сонда

 

мұндағы:  жарық сәулелерінің жүрген жолдарының оптикалық ұзындықтарының  айырмасы  немесе қысқаша оптикалық жол айырмасы.

 қатынасын ескерсек жарық сәулелерінің жүрген жолдарының оптикалық ұзындықтарының  айырмасы  мен фазалар айырмасы арасындағы байланысты анықтайтын формула алынады..

.

1)                                          Егер жарық сәулелерінің жүрген жолдарының оптикалық ұзындықтарының  айырмасы (оптикалық жол айырмасы)  жұп санды жарты толқын ұзындығына тең болса, онда кеңістіктің бұл нүктесінде жарық тербелістері бірін-бірі күшейтеді (максимум шарты).

  немесе 

мұндағы:  бүтін сандар, интерференциялық көріністің реті деп аталады.

2)       Егер жарық сәулелерінің жүрген жолдарының оптикалық ұзындықтарының  айырмасы (оптикалық жол айырмасы)  тақ санды жарты толқын ұзындығына тең болса, онда кеңістіктің бұл нүктесінде жарық тербелістері бірін-бірі әлсіретеді (минимум шарты).

  немесе 

Интерференция құбылысы кезінде кеңістіктің берілген нүктесінде жарық энергиясы қайта таралып орналасады. Mаксимум байқалатын нүктедегі қорытқы жарық энергиясы қабаттасатын жеке жарық энергияларының қосындысына тең болады.

Юнг тәжірибесіндегі максимум байқалатын нүктенің орны  формуласымен, минимум байқалатын нүктенің орны  формуласымен анықталады.

          Көршілес екі минимумның ара қашықтығын интерференциялық жолақтың ені деп атайды.

 

28.2.Жұқа пленкалардағы жарық  интерференциясы

          Табиғатта жарықтың интерференциясы жарық толқыны жұқа пленкадан  немесе пластиналардан шағылғанда немесе одан өткенде айқын байқалады. Мысалы: жарық сабын көпіршіктерінде, су бетіне жайылған май қабаттарында шағылғанда немесе  өткенде байқалады.

Суретте көрсетілген 1 және 2 сәулелердің оптикалық жол айырмасы

,

мұндағы: ,  ,  екенін ескерсек, оптикалық жол айырмасының формуласын келесі түрде жазуға болады:

Жарықтың сыну заңынан  екенін ескеріп, алатынымыз

          Жарық толқыны оптикалық тығыздығы үлкен ортадан шағылғанда, оның тербеліс фазасы қарсы фазаға, -ге өзегереді. Соның нәтижесінде жарық сәулесінің жүрген жолының оптикалық ұзындығы -ге өзгереді, яғни косымша -ге тең жол айырмасы пайда болады.

Жұқа пленкаларда жарық шағылған жағдайдағы максимум шарты:

.

Жұқа пленкаларда жарық шағылған жағдайдағы минимум шарты:        

          .

 

Жұқа пленкалардағы  өткінші жарық  үшін максимум шарты:

.

 Жұқа пленкалардағы  өткінші жарық  үшін минимум шарты:

.

мұндағы:  бүтін сандар, интерференциялық көріністің реті.

          Жұқа пленкадағы жарықтың интерференциясы кезінде келесі екі интерференциялық құбылыс байқалады:

1.     Бірдей көлбеулік жолақтары;

2.     Бірдей қалыңдық жолақтары.

1)                 Жазық параллель пленкаға шашыраған немесе тоғысатын сәулелер түскенде интерференциялық көрініс бірдей бұрышпен түскен сәулелердің қабаттасуынан болады. Сондықтан мұндай интерференциялық көріністер бірдей көлбеулік жолақтары деп аталады.

Жоғарыда келтірілген максимум және минимум шарттарын түсу бұрышы арқылы келесі түрлендіруді пайдаланып өрнектейік:

.

Жұқа пленкаларда жарық шағылған жағдайдағы максимум шарты:

.

Жұқа пленкаларда жарық шағылған жағдайдағы минимум шарты:        

2)        Сына тәріздес мөлдір денеден жарық шағылғанда немесе өткенде интерференциялық көріністер жарық толқындарының қалыңдықтары бірдей нүктеден шағылған немесе өткінші сәулелердің қабаттасуынан болады. Бұл интерференциялық көріністер бірдей қалыңдық жолақтары деп аталады.

 

28.3.Ньютон сақиналары

          Бірдей қалыңдық жолақтарын Ньютон келесі қондырғының көмегімен алды. Ол жазықпараллель шыны пластинканың үстіне жазық дөңес линза қойды.

Бұл жағдайда жарық сәулелерінің оптикалық жол айырмасы келесі формуламен анықталады:

,

мұндағы: - дөңес линзаның қисықтық радиусы, -Ньютон сақинасының радиусы.

Алынатын интерференциялық көрініс концентрлік ақ және қоңыр сақиналар түрінде болады.

 Шағылған жарық үшін Ньютон қондырғысында алынатын ақ сақиналардың радиусын анықтайтын өрнек:

.

 Шағылған жарық үшін Ньютон қондырғысында алынатын қоңыр сақиналардың радиусын анықтайтын өрнек.

.

Өткінші жарық үшін Ньютонның ақ сақиналарының радиусын анықтайтын өрнек:

.

Өткінші жарық үшін Ньютонның қоңыр сақиналарының радиусын анықтайтын өрнек:

.

28.4.Интерферометрлер

          Жұмыс істеу принциптері жарық интерференциясына негізделген оптикалық құралдарды интерферометрлер деп атайды. Интерферометрлердің көмегімен түскен жарықтың толқын ұзындығын, кейбір беттердің тегістігін, заттардың сыну көрсеткішін, жарық спектрінің құрамын және т.б. шамаларды өлшеуге болады.

 

28.5.Жарықтың дифракциясы

          Жарықтың толқындық қасиеті көрінетін құбылыстардың біріне жарықтың дифракциясы жатады. Жарық толқындары оптикалық біртексіз ортада таралғанда байқалатын және геометриялық оптиканың заңдылықтарынан ауытқумен жүретін құбылыстардың жиынтығын дифракция деп атайды. Жеке жағдайда жарықтың дифракциясы деп жарық толқындарының жолында кездесетін бөгеттерді айналып өтуін айтады. Жарықтың дифракциясы байқалуы үшін жарық жолындағы бөгеттердің өлшемдері жарықтың толқын ұзындығымен шамалас болуы () керек.

Дифракцияның екі түрі кездеседі:

1.                    Тоғысатын немесе шашырайтын сәулелер дифракциясы, яғни Френель дифракциясы;

2.                    Параллель сәулелер дифракциясы, яғни Фраунгофер дифракциясы.

 

28.6.Гюйгенс – Френель принципі

          Жарықтың жолында кездескен бөгеттерді айналып өтуін Гюйгенс принципімен түсіндіруге болады. Гюйгенс принципі бойынша кеңістіктің толқын жеткен кез-келген нүктесін екінші реттік толқын көзі деп қарастыруға болады.

          Француз ғалымы Френель Гюйгенс принципін екінші реттік толқынның амплитудасын және интенсивтілігін ескеріп, толықтырды.

 

 

Френель-Гюйгенс принципі:

          Кеңістіктің толқын жеткен нүктелері тек қана екінші реттік толқын көздері болып табылмай  және олардың интерференциясының нәтижесі болып табылады.

 

28.7.Френель зоналары

Көптеген жағдайда қарастырылатын нүктедегі жарық тербелісін Гюйгенс-Френель принципімен табу қиын болады. Сондықтан француз ғалымы Френель қарапайым алгебралық және геометриялық қосулар әдісін - зоналар әдісін ұсынды. Френель толқындық бетті шектелген аудандарға-зоналарға бөлді. Бұл зоналар Френель зоналары деп аталады

Суретте көрсетілгендей  нүктелік жарық көзінен шығатын сфералық толқын қарастырылатын Р нүктесіне қарағанда симметриялы болады. Толқындық бет Р нүктесінен көршілес екі зонаның шетіне дейінгі ара қашықтықтардың айырмасы жарты толқын () ұзындығына тең болатындай түрде зоналарға бөлінеді, яғни

          Сондықтан қарастылатын Р нүктесінде көршілес екі зонадан келетін жарық тербелістері қарсы фазада тербеледі, яғни бұл толқындар бірін-бірі әлсіретеді.

Осы зоналардың ауданын табайық. -ші зонаның сыртқы шекарасы толқындық бетте биіктігі  сфералық сегмент қияды. Сол себепті -ші зонаның ауданы келесі формуламен анықталады:

,

мұндағы: -Френель зоналарының реттік саны.

Зоналардың аз санында Френель зоналарының аудандары шамалас болады. -ші зонаның радиусы

.

Жарық көзінен келетін Р нүктесіндегі жарықтың қорытқы тербеліс амплитудасы келесі түрде анықталады

Бұл өрнектегі тақ зоналар тудыратын амплитудалар оң, жұп зоналар тудыратын амплитудалар теріс таңбамен алынады.

Жоғарыдағы өрнекті келесі түрде жазайық

Зоналардың реттік номері артқан сайын қарастырылатын Р нүктесіне зоналардан жететін жарық тербелістерінің амплитудасы бірқалыпты кемиді, яғни

Онда жақша ішіндегі өрнектер нольге тең болып, қарастырылатын Р нүктесіне зоналардан жететін жарық тербелістерінің амплитудасы

          Қарастырылатын Р нүктесіндегі жарық тербелісінің амплитудасы Френельдің орталық зонасы тудыратын жарық тербелісінің амплитудасының жартысына тең болады.

Берілген нүктедегі жарық тербелісінің амплитудасын тек қана жұп немесе тақ зоналарды жабатын пластинаның көмегімен күшейтуге болады. Бұл пластинаны зоналық пластина деп атайды. Сәйкесінше жұп немесе тақ зоналардан келетін жарық толқындарының фазаларын -ге өзгертетін пластиналарды фазалық пластина деп атайды. Фазалық пластина зоналық пластинаға қарағанда берілген нүктедегі жарық тербелісінің амплитудасын 2 есе, жарықтың интенсивтілігін 4 есе арттырады.

 

28.8.Френель дифракциясы

 

1)     Кішкене дөңгелек саңылаудағы Френель дифракциясы

Кішкене дөңгелек саңылауға тоғысатын сәулелер түссін және саңлаудың келесі бетіндегі Р нүктесіндегі жарық тербелесінің амплитудасын анықтайық (сурет). Бұл жағдайда саңлаудан Френельдің алғашқы m-зонасынан келген жарық толқыны өтеді.

 формуласынан саңлауға сиятын зоналар санын анықтаймыз, яғни .

Р нүктесіндегі жарық тербелесінің амплитудасы,

мұндағы:  алдындағы таңба тақ зоналар үшін оң, жұп зоналар үшін теріс  болып алынады.

Егер саңлауға сиятын Френель зоналарының саны тақ болса, онда қарастырылатын Р нүктесінде жарық күшейеді:

.

Егер саңлауға сиятын Френель зоналарының саны жұп болса, онда қарастырылатын Р нүктесінде жарық әлсірейді:

         

2) Дөңгелек мөлдір емес дискідегі Френель дифракциясы

Дөңгелек мөлдір емес дискіге тоғысатын сәулелер түссін және дискінің келесі бетінде, дискі центрінен өтетін түзудің бойында жататын Р нүктесіндегі жарық тербелісінің амплитудасын анықтайық.

Бұл жағдайда дискі Френельдің алғашқы m зонасын жабады.

Р нүктесіндегі жарық тербелісінің амплитудасы

.

Бұл жағдайда дискінің центріне қарсы жатқан Р нүктесінде жарық тербелісі ашық      тұрған      бірінші      зонаның

тудыратын жарық тербелісінің амплитудасының жартысына тең болады, яғни бұл нүктеде жарықтың ақ дағы көрінеді.

 

28.9.Фраунгофер дифракциясы

 

          1) Шексіз ұзын бір саңлаудағы Фраунгофер дифракциясы

Интерференциялық көрініс алу үшін саңлаудың келесі бетіне саңлауға параллель жинағыш линза қойылып, жинағыш линзаның фокустық жазықтығына экран қойылады.

Шексіз ұзын саңлауға жазық толқын түскен жағдайда экранда кезектескен ақ және қоңыр жолақтар түріндегі интерференциялық көрініс алынады.

Бұл жағдайда экрандағы Р нүктесінде төмендегі шарттар орындалғанда жарық күшейеді:

,

мұндағы: -саңлаудың ені, -интерференциялық көріністің реті, -сәулелердің ауытқу бұрышы.

Экрандағы Р нүктесінде төмендегі шарттар орындалғанда жарық әлсірейді:

2) Дифракциялық тордағы Фраунгофер дифракциясы

          Бір-бірінен бірдей қашықтықта орналасқан ендері бірдей саңлаулар жиынтығын дифракциялық тор деп атайды.

Көршілес екі саңлаудың центрлерінің ара қашықтықтарын дифракциялық тордың тұрақтысы деп атайды, яғни .

Интерференциялық көрініс алу үшін дифракциялық тордың келесі бетіне торға параллель жинағыш линза қойылып, жинағыш линзаның фокустық жазықтығына экран қойылады. Дифракциялық торға жазық толқын түскен жағдайда экранда кезектескен ақ және қоңыр жолақтар түріндегі интерференциялық көрініс алынады.

Экрандағы Р нүктесінде төмендегі шарттар орындалғанда жарық күшейеді:

мұндағы:  

Бұл шарт кейде бас максимумдар шарты деп аталады.

Экрандағы Р нүктесінде төмендегі шарттар орындалғанда жарық әлсірейді:

мұндағы:  

Бұл шарт бас минимумдер шарты деп аталады.

Интерференциялық көріністе бас минимумдермен қатар қосымша минимумдер алынады. Қосымша минимумдер келесі шарттармен анықталады:

мұндағы: - тордағы саңлаулар саны,

Дифракциялық тордың көмегімен алынатын бас максимумдардың интенсивтілігі бір саңлауда алынатын максимумның интенсивтілігінен  есе көп болады.

.

Дифракциялық тордың көмегімен түскен жарықты спектрге жіктеуге, жарықтың толқын ұзындығын анықтауға және т.б. қолданылады.

Жарық толқыны, мысалы рентген сәулесі кеңістіктік торға (қатты дененің кристалдық торына) түскенде дифракциялық көрініс байқалады.

Бұл жағдайдағы жарықтың күшеюі Брэгге-Вульф шартымен анықталады:

мұндағы:-түсу бұрышына қосымша сырғанау бұрышы деп аталады.

 

28.10.Жарықтың поляризациясы

 

Жарықтың толқындық қасиеті көрінетін құбылыстардың біріне жарықтың поляризациясы жатады. Электр векторы, яғни жарық векторы  барлық бағытта тербеліс жасайтын жарықты табиғи жарық деп атайды. Электр векторы бір ғана бағытта немесе тек белгілі бір бағыттарда ғана тербеліс жасайтын жарықты поляризацияланған жарық деп атайды.

Жарықтың поляризациясы деп жарықтың тек белгілі бір бағыттарда тербеліс жасауын айтады. Электр векторы тербеліс жасайтын жазықтықты тербеліс жазықтығы деп атайды, ал тербеліс жазықтығына перпендикуляр жазықтықты, яғни магнит векторы тербеліс жасайтын жазықтықты поляризация жазықтығы деп атайды.

           Егер электр векторының ұшы айнала отырып эллипс сызса, онда мұндай жарықты эллипстік поляризацияланған жарық деп атайды, ал электр векторының ұшы айнала отырып шеңбер сызса, онда мұндай жарық шеңберлік поляризацияланған жарық деп аталады.

Электр векторының ұшы сағат тілінің бағытымен айналатын болса, онда мұндай поляризация оң, ал сағаттың тілінің бағытына қарсы айналса, онда теріс поляризация деп аталады.

Электр векторы тек бір ғана жазықтықта тербеліс жасаса, онда мұндай жарық сызықтық поляризацияланған жарық деп аталады.

Поляризацияланған жарықты арнайы мөлдір кристалдар, поляризаторлардың көмегімен алуға болады. Мұндай кристалдарға мысалы: турмалин, исланд шпаты және т.б. кристалдар жатады. Жарықтың поляризациялану дәрежесін анықтау үшін сондай екінші бір кристалл қолданылады. Бұл кристалл анализатор деп аталады. Поляризатордың  жарықты тежемей өткізетін жазықтығын кристалдың поляризация жазықтығы деп атайды. Поляризатор мен анализатордың поляризация жазықтығын бір-біріне қатысты бұрғанда өтетін жарықтың интенсивтілігі  ең үлкен   мәннен ең кіші   мәнге дейін өзгереді.

Жарықтың поляризациялануы поляризация дәрежесімен анықталады:

 

 

1) Табиғи жарықтың  поляризация дәрежесі нольге тең.    

.

 

2) Сызықтық поляризацияланған жарықтың поляризация дәрежесі бірге тең.           .

• Идеал кристалға табиғи жарық түссін. Кристалл жазықтығына  бұрыш жасай тербелетін  А амплитуданы  екі тербелістерге жіктеуге болады (сурет).

Кристалл жазықтығына параллель жарық толқындары ғана өтетінін ескерсек, онда  Жарық тербелісінің интенсивтілігі амплитуданың квадратына тура пропорционал () және орташа мәні -ге тең болады.

Сонымен, идеал поляризаторға табиғи    жарық     түскенде,     өткінші

жарықтың интенсивтілігі табиғи жарық интенсивтілігінің жартысына тең болады.

• Идеал поляризаторға жазық поляризацияланған жарық түссін. Жазық поляризацияланған жарықтың интенсивтілігі  және поляризатор жазықтығы мен жарықтың поляризация жазықтығы арасындағы бұрыш  болғанда кристалдан өтетін жарық интенсивтілігі Малюс заңымен анықталады:

.

• Табиғи жарық поляризатор мен анализатор жүйесіне түссін.

 

Р поляризатордан өтетін жарықтың интенсивтілігі  және Малюс заңына сәйкес А анализатордан шығатын жарықтың интенсивтілігі .

Сонымен, табиғи жарық поляризатор мен анализатор жүйесіне өткенде жарықтың интенсивтілігі

 

 

28.11.Брюстер заңы

Табиғи жарық  екі диэлектриктің шекарасында шағылғанда немесе сынғанда азды-көпті поляризацияланады. Шағылған жарықта түсу жазықтығына перпендикуляр тербелістер басым болады, ал сынған жарықта түсу жазықтығындағы тербелістер басым болады. Түсу бұрышының белгілі бір мәнінде шағылған жарық толық поляризацияланады. Бұл түсу бұрышы Брюстер бұрышы деп аталады.

Брюстер бұрышының тангенсі осы екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткішіне тең.

.

Бұл келтірілген заң Брюстер заңы деп аталады.

          Жарық сәулесі екі диэлектриктің шекарасына Брюстер бұрышындай бұрышпен түскенде шағылған сәуле мен сынған сәуле арасындағы бұрыш 900-қа тең болады.

28.12.Жарықтың қосарланып сыну құбылысы

          Жарық сәулелері кейбір кубтық жүйеге жатпайтын мөлдір кристалдарға түскенде оларда жарық сәулесі екіге бөлініп таралады. Бұл құбылыс жарықтың қосарланып сыну құбылысы деп аталады. Бұл кристалдарда жарық сәулесі екіге бөлінбей таралатын бағыт болады. Бұл бағыт кристалл осі деп аталады.

Кристалдар бір осьті және екі осьті болып бөлінеді. Бұл кристалдағы таралатын екі сәуленің біреуі - кәдімгі сәуле, яғни ол жарықтың сыну заңына бағынады, - өзгеше сәуле, яғни ол жарықтың сыну заңына бағынбайды. Кристалдың бас осінен өтетін кез-келген жазықтық кристалдардың бас қимасы немесе бас жазықтығы деп аталады.

          Өзгеше сәуле кристалдың бас қимасы жазықтықтарында тербеліс жасайды, ал кәдімгі сәуле оған перпендикуляр жазықтықта тербеліс жасайды. Жарықтың қосарланып сыну құбылысы кристалдарда екі жарық толқыны таралатынымен түсіндіріледі:

1.     Кәдімгі толқын, оның толқындық беті сфера.

2.     Өзгеше толқын,  оның толқындық беті эллипсоид.

Кристалл ішіндегі кәдімгі толқынның таралу жылдамдығы  .

Кристалл ішіндегі өзгеше толқынның таралу  жылдамдығы .

  шарты орындалса, онда кристалл оң деп аталады.

   шарты орындалса, онда кристалл теріс деп аталады.

 

28.13.Жарықтың жасанды қосарланып сыну құбылыстары

          Кейбір изотропты кристалдарға сыртқы әсер түсіргенде олар анизотропты кристалдарға айналып, жарықты қосарландырып сындырады.

Мысалы, кристалдарға механикалық кернеу түсіргенде жарықты қосарландырып сындырады. Бұл жағдайда пайда болатын оптикалық анизатропияның өлшемі кәдімгі және өзгеше сәулелердің сыну көрсеткіштерінің айырмасы болып табылады, яғни

                                                         

мұндағы: - механикалық кернеу, - заттың қасиеттеріне тәуелді пропорционалдық коэффициент.

 

28.14.Керр эффектісі

          Кейбір сұйықтар мен аморфты қатты денелерді күшті электр өрісіне орналастырғанда, олар жарықты қосарландырып сындырады. Бұл құбылыс Керр эффектісі деп аталады. Алынатын  және  сыну көрсеткіштерінің айырмасы электр өрісінің кернеулігінің квадратына тура пропорционал болады.

мұндағы: - электр өрісінің кернеулігі, - заттың қасиеттеріне тәуелді пропорционалдық коэффициент.

Екі сәуленің жүрген жолдарының оптикалық айырмасы .

Екі сәуленің фазаларының айырмасы ,

мұндағы:Керр тұрақтысы деп аталады.

28.15.Жарықтың поляризация жазықтығының бұрылуы

          Кейбір сұйықтарға, қатты денелерге жазық поляризацияланған жарық түскенде өткінші жарықтың поляризация жазықтығы белгілі бір бұрышқа бұрылады. Бұндай заттарды оптикалық актив заттар деп атайды.

Жарық кристалл заттардың оптикалық осі бойымен таралғанда поляризация жазықтығы үлкен бұрыштарға бұрылады. Бұрылу бұрышы жарық сәулесінің кристалда жүрген жолына пропорционал болады:

 

мұндағы: - бұрылу тұрақтысы.

Сұйық қоспаларда бұрылу бұрышы жарық сәулесінің сұйықта жүрген жолына және қоспадағы актив заттың концентрациясына пропорционал болады:

мұндағы: - қоспадағы актив заттың концентрациясы,  - меншікті бұрылу тұрақтысы.

28.16.Фарадей эффектісі

          Кейбір изотропты заттарды күшті магнит өрісінде орналастырғанда, олар жарықтың тербеліс жазықтығын бұрады. Бұл құбылыс Фарадей эффектісі деп аталады. Бұрылу бұрышы жарық сәулесінің затта жүрген жолына және сыртқы магнит өрісінің кернеулігіне пропорционал болады:

мұндағы:- Верде тұрақтысы немесе меншікті магниттік айналу деп атайды.

 

28.17.Жарықтың дисперсиясы

          Сыну көрсеткішінің жарықтың толқын ұзындығына (тербеліс жиілігіне, фазалық жылдамдығына) тәуелділігін жарықтың дисперсиясы деп атайды.

Көрінетін жарық келесі түстерден тұрады:

1.     Қызыл – 760 нм

2.     Қызғылт

3.     Сары

4.     Жасыл

5.     Көгілдір

6.     Көк

7.     Күлгін-380 нм

Дисперсияның екі түрі белгілі:

1)     Қалыпты дисперсия (нормаль);

2)     Қалыпсыз дисперсия (аномаль).

          1) Егер тербеліс жиілігі артқанда, яғни толқын ұзындығы кемігенде сыну көрсеткіші артатын болса, онда дисперсияны қалыпты деп атайды.

          2) Егер тербеліс жиілігі артқанда, яғни толқын ұзындығы кемігенде сыну көрсеткіші кемісе, онда дисперсияны аномаль деп аталады.

Төмендегі суреттерде нормаль және аномаль дисперсиялардың графиктері көрсетілген.

Нормаль дисперсия

Аномаль дисперсия

 

28.18.Вавилов- Черенков эффектісі

Ортадағы электронның қозғалу жылдамдығы жарықтың фазалық жылдамдығынан үлкен болғанда ортада Черенков жарығы шығады.

Бұл құбылыс Вавилов-Черенков эффектісі деп аталады.

Сәуленің таралу бағыты мен бөлшектің қозғалыс бағыты арасындағы бұрыш келесі формуламен анықталады:

.

 

28.19.Жарықтың жұтылуы

Жарық бір ортадан өткенде оның интенсивтілігі кемиді, яғни сол ортада жұтылады. Жарықтың жұтылуы жарық өткен ортаның табиғатына және қалыңдығына тәуелді болады. Егер біртекті ортаның бетіне түскен монохроматты жарық шоғының интенсивтілігі болса, ортадан өткеннен кейінгі интенсивтілігі Бугер-Ламберт заңымен анықталады.

Бугер-Ламберт заңы келесі түрде жазылады:

,

мұндағы :х-ортаның қалыңдығы, - жұтылу коэффициенті.

 

Бақылау сұрақтары

1.  Толқындық оптикада қандай құбылыстар зерттеледі?

2.  Не себепті екі шамның жарығынан интерференциялық көрініс

     алынбайды?

3.  Жарық интерференциясының максимум және минимум шарттарын

     беріңіз.

4.  Қандай жарық көздері когерентті болып табылады?

5.  Жарық сәулелерінің жүрген жолдарының оптикалық ұзындықтарының 

     айырмасы  дегеніміз не?

6.  Жұмыс істеу принциптері жарық интерференциясына негізделген

     оптикалық құралдар қалай аталады?

7.  Дифракция дегеніміз не? Дифракцияның қандай түрлерін білесіз?

8.  Френель зоналары не үшін қолданылады?

9.  Дифракциялық тор дегеніміз не?

10. Брэгге-Вульф шарты нені анықтайды?

11.  Жарықтың поляризациясы дегеніміз не?

12.  Поляризация дәрежесі нені анықтпйды?

13.  Брюстер, Малюс заңдарын беріңіз.

14.  Жарықтың қосарланып сыну құбылысы кезінде кристалдарда қандай

       жарық толқындары тарайды?

15.  Жарықтың қандай жасанды қосарланып сыну құбылыстары бар?

16.  Жарықтың дисперсиясы дегеніміз не?

17.  Қалыпты дисперсияның аномаль дисперсиядан айырмашылығы неде?

18.  Көрінетін жарық неше түстен тұрады?

19.  Вавилов- Черенков эффектісін беріңіз.