Rušení - co to je? Co je to rušení a difrakce?

Tento článek se zabývá takovým fenoménem fyziky jako zásahu: co to je, když se objevuje a jak se uplatňuje. Dále je popsán související koncept vlnové fyziky - difrakce.

Druhy vln

Když se v knize nebo v konverzaci se objeví slovo „vlnu“, pak, zpravidla jednou reprezentoval moře: modré rozlohu, bezmeznou rozlohu, jeden po druhém na břehu lapování slané hřídelů. Obyvatelé stepí si budou představovat jiný druh: obrovská rozloha trávy, mává pod mírným větrem. Někdo jiný si vzpomene na vlny, zkoumá záhyby těžké opony nebo vlající vlajku za slunečného dne. Matematik se zamyslí nad sinusoidem, rádiovým milovníkem - o elektromagnetických oscilacích. Všechny mají odlišnou povahu a patří k různým druhům. Ale jedna věc je nesporná: vlna je stav odchylky od rovnováhy, transformace nějakého "hladkého" práva na oscilační. Je pro ně takový jev jako je rušení. Co je a jak vzniká, budeme zvažovat později. Nejprve pochopíme, jaké jsou vlny. Uvádíme následující typy:

• mechanické;
• chemické;
• elektromagnetické;
• gravitační;
• spinové;
• Pravděpodobná.

Z hlediska fyziky vlny přenášejí energii. Ale stane se, že se hromada také pohybuje. Při zodpovězení otázky o tom, co je zásah do fyziky, je třeba poznamenat, že je charakteristické pro vlny naprosto jakékoliv povahy.

Známky rozdílu mezi vlnami

Jakkoli se to může zdát zvláštní, neexistuje žádná definice vlny. Jejich druhy jsou tak rozmanité, že pouze klasifikační typy jsou více než tucet. Jaké jsou charakteristické rysy vln?

1. Metodou šíření v médiu (běh nebo stojící).
2. Podle povahy samotné vlny (vibrační a solitony se odlišují právě tímto znakem).
3. Podle typu distribuce v médiu (podélný, příčný).
4. Podle stupně linearity (lineární nebo nelineární).
5. Vlastnosti média, ve kterém se množí (diskrétní, kontinuální).
6. Podle formy (ploché, sférické, spirálové).
7. Vlastnosti fyzického média šíření (mechanické, elektromagnetické, gravitační).
8. Ve směru vibrací částic média (kompresní nebo smykové vlny).
9. Čas potřebný ke vzrušení média (monochromatický, vlnový paket).

Rušení se vztahuje na jakýkoli typ těchto poruch média. Co je zvláštní v této koncepci a proč tento fenomén dělá náš svět přesně tak, jak to je, budeme říkat po úpravě charakteristik vlny.

Vlastnosti vln

Bez ohledu na typ a typ vln mají všechny společné charakteristiky. Zde je seznam:

1. Hřeben je druh maxima. Pro kompresní vlny je to místo s největší hustotou média. Představuje největší pozitivní odchylku oscilace od stavu rovnováhy.
2. Lodge (v některých případech údolí) je reverzní koncept hřebene. Minimální, největší záporná odchylka od stavu rovnováhy.
3. Časová periodicita nebo frekvence - je čas, pro který vlna prochází z jednoho maxima na další.
4. Prostorová periodicita nebo vlnová délka je vzdálenost mezi sousedními vrcholy.
5. Amplituda je výška vrcholů. Právě tato definice bude potřebná k pochopení toho, jaký je zásah vln.

Jsme podrobně prozkoumala vlnu, jeho vlastnosti a různé stupně utajení, pokud jde o koncepci „rušení“ nelze vysvětlit, aniž by jasnou představu o takových jevů, jako je narušení životního prostředí. Připomínáme, že rušení je smysluplné pouze pro vlny.

Interakce vln

Nyní se blížíme k pojmu "interference": co to je, kdy vzniká a jak to definovat. Všechny tyto typy, typy a charakteristiky vln patří k ideálním případům. Jednalo se o popis "kulového koně ve vakuu", tedy o některých teoretických konstrukcích, které v reálném světě nejsou možné. Ale v praxi je celý prostor kolem pronikán různými vlnami. Světlo, zvuk, teplo, rádio, chemické procesy jsou periodické fluktuace prostředí. A všechny tyto vlny komunikují. Je třeba poznamenat jeden znak: že by se mohly navzájem ovlivňovat, měly by mít podobné vlastnosti.

Vlny zvuku v žádném případě nemohou zasahovat do světla a rádiové vlny nereagují na vítr. Ovšem vliv je stále tam, ale je tak malý, že jeho účinek jednoduše není zohledněn. Jinými slovy, když vysvětlujeme, jaké světelné rušení je, předpokládá se, že jeden foton ovlivňuje během fotografického záření druhý. Takže podrobněji.

Rušení

U mnoha typů vln funguje zásada superpozice: setkávají se na jednom místě ve vesmíru a vzájemně se ovlivňují. Výměna energie je indikována změnou amplitudy. Zákon interakce je následující: v případě, že jsou na stejném místě dva píky, finální vlna maximální intenzita se zvyšuje v případě, že jsou užitečné pro dva nebo maximální a minimální, celková amplituda zmizí. To je zřejmá odpověď na otázku, co je zasahování světla a zvuku. Ve skutečnosti se tento jev překrývá.

Rušení vln s různými charakteristikami

Uvedená událost představuje setkání dvou identických vln v lineárním prostoru. Nicméně dvě protichůdné vlny mohou mít různé frekvence, amplitudy a délky. Jak prezentovat konečný obrázek v tomto případě? Odpověď spočívá v tom, že výsledek nebude přesně jako vlna. To bude porušen striktní pořadí nástupnictví vzestupy a pády: v určitém okamžiku maximální amplitudy bude další - již menší než splňují maximální a minimální a výsledek zmizí. Nicméně, bez ohledu na to, jak silné jsou rozdíly mezi oběma vlnami, bude amplituda ještě dříve nebo později opakována. V matematice, mluvit o nekonečnu, ale ve skutečnosti síly tření a setrvačnosti lze opět zastavit existenci výsledné vlny sám před obrazem vrcholy, údolí a plání.

Rušení vln, které se vyskytují pod úhlem

Kromě vlastních vlastností se však skutečné pozice mohou lišit v pozici ve vesmíru. Například při zvážení otázky interference zvuku je třeba toto vzít v úvahu. Představte si: Chlapec přichází a fouká do píšťalky. Posílá před sebou zvukovou vlnu. A kolem něj další chlapec jezdí na kole a zvoní na zvonek, aby chodec stranou stranou. Na místě setkání těchto dvou zvukových vln se protínají pod určitým úhlem. Jak vypočítat amplitudu a tvar konečné fluktuace vzduchu, která bude letět například k nejbližšímu prodeji semen babičky Mashy? Zde vstupuje vektorová složka zvukové vlny v platnost. A v tomto případě přidáme nebo odečteme nejen velikost amplitudy, ale také propagační vektory těchto kmitů. Doufáme, že Mashaova babička nebude hlasitě křičet na hlučné kluky.

Rušení světla s odlišnou polarizací

Stává se také, že fotony různé polarizace se setkávají ve stejném bodě. V tomto případě je také nutné brát v úvahu vektorovou složku elektromagnetických kmitů. Pokud nejsou na sebe kolmé, nebo jeden ze světelných paprsků má kruhový nebo eliptický polarizaci, interakce je možná. Několik metod pro stanovení optické čistoty krystalů je postaveno na tomto principu: v kolmých polarizovaných trámech by neměla docházet k žádné interakci. Je-li obraz zkreslený, krystal není dokonalá, že se změní polarizace paprsků, a tak správně pěstovány.

Rušení a difrakce

Interakce dvou paprsků světla vede k jejich interference vést divák vidí sérii světla (maxima) a tmavé (minima) pásem nebo kroužky. Ale vzájemné působení světla a hmoty je doprovázeno dalším fenoménem - difrakce. Je založen na skutečnosti, že světlo různých vlnových délek je médiem jinak přerušeno. Například, v případě, že vlnová délka 300 nm, je úhel odchýlení je 10 stupňů a 500 nanometrů, jestliže - je 12. Tudíž, když hranol z křemenného světlo dopadá na sluneční záření lomí není červené jako purpurové (jejich vlnové délky se liší) , a pozorovatel vidí duhu. To je odpověď na otázku, co je zásah a difrakce světla a jak se liší. Pokud pošleme monochromatické záření z laseru na stejný hranol, nebude tam žádná duha, protože neexistují fotony různých vlnových délek. Jednoduše se paprsek odchylí od původního směru šíření do určitého úhlu, to je vše.

Aplikace fenoménu rušení v praxi

Existuje mnoho příležitostí získat praktický užitek z tohoto čistě teoretického jevu. Zde budou uvedeny pouze ty hlavní:

1. Vyšetřování kvality krystalů. O něco dříve jsme o tom mluvili.
2. Identifikace chyby objektivu. Často by měly být leštěny v ideálním sférickém tvaru. Přítomnost jakýchkoli závad je zjištěna pomocí fenoménu rušení.
3. Stanovení tloušťky filmu. U některých typů výroby velmi znamená stálou tloušťku filmu, například plast. Určení jeho kvality umožňuje přesně tento fenomén rušení spolu s difraktogramem.
4. Osvětlovací optika. Brýle, čočky kamer a mikroskopů jsou pokryty tenkým filmem. Takto se elektromagnetické vlny určité délky jednoduše odrážejí a překrývají na sobě, což snižuje rušení. Nejčastěji se osvícení provádí v zelené části optického spektra, protože v této oblasti je lidské oko vnímáno nejlépe.
5. Prozkoumejte vesmír. Poznávajíc zákony rušení, astronomové dokáží rozdělit spektra dvou hvězd blízko sebe a určit jejich složení a vzdálenost k Zemi.
6. Teoretický výzkum. Jednou s pomocí interferenčního jevu bylo možné prokázat vlnovou povahu elementárních částic, jako jsou elektrony a protony. To potvrdila hypotézu dualismu korpuskulárních vln mikrosvěta a položila základy kvantové éry.

Doufáme, že s tímto článkem se výrazně rozšířily vaše znalosti o uložení koherentních (emitovaných zdroji s konstantním fázovým rozdílem a stejnou frekvencí). Tento jev se nazývá rušení.