Stav maximální a minimální interference: výstup

Dnes řekneme o stavu maximální a minimální rušení, odhalí příčinu kapel sice zahrnuje úzkou štěrbinu a vysvětlit podstatu vlastností vlnových světelných kvant.

Quantum

Odpověď na tuto otázku byla přesně schopná poskytnout pouze studie na počátku dvacátého století. Fyzika udělala krok vpřed, když Max Planck objevil pojem kvantum. Tato hodnota se vztahuje také na světlo. A než zvážíme, jaké jsou podmínky maximální a minimální s interferencí, musíme nejprve důkladně pochopit, co je světlo.

Takže kvantum je něco, co je nedělitelné. Jedná se o minimální částice nějaké velikosti. Světlo je kvantum elektromagnetického pole.

Když se pohybuje prostorem, jeho vlastnosti nelze změnit. Energie, kmitočet a amplituda jednoho fotonu zůstávají nezměněny, dokud se částice neobjeví jakoukoliv překážku. V tomto případě se paprsek může odrazit, rozptýlit, lámat, absorbovat a interagovat s jinou kvantovou hodnotou. Ve druhém případě dochází k rušení světla. Podmínka maxima a minima bude popsána o něco později.

Částice

Od starověku lidé věřili, že světlo je něco pomíjivého, beztížného. Oheň, země, voda by mohla „touch“, vítr zanechává pocit, ale záření Slunce bylo něco tkvící v tom, že je tam jen tak, to je všechno.

Ale zvědavost vědců posunula vědu dál a dál, dokud se nezjistilo: a světlo má vlastnosti, může být měřeno a zaznamenáváno. A nakonec si lidé uvědomili, že světlo může být zváženo! První osobou, která takové experimenty vyprodukovala, byl ruský vědec Lebeděv. Dokázal, že fotony světla vyvíjejí tlak na tenkou stříbrnou desku. Takže mají hybnost a hmotnost. Závěr přesvědčuje vědce, že světlo je proud částic. Ale kolik váží foton? Odpověď na tuto otázku nám pomůže lépe vysvětlit podmínky maximální a minimální interference světlých vln.

Pohyb

Nejprve je třeba něco objasnit. Foton existuje i když se pohybuje. Může se přestat pohybovat v prostoru pouze v případě, že narazí na překážku. Pokud je cesta volná, foton se může navždy pohybovat a v doslovném slova smyslu.

Například svět vzdálenějších hvězd a galaxií jde velmi dlouho: tisíce, milióny, miliardy let. Některé z nich jsou tak daleko, že už neexistují, a stále vidíme jejich záření. A to ukazuje, jak houževnatý je přeživší a pevný - nosič světla, foton.

Ale je to v době, kdy se pohybuje. V případě, že světlo dopadá na objekt, jako je plastová lopatka, kterou děti zapomněli na dvoře a pak se zdálo, že k rozpuštění v základním materiálu, to mu dává svou sílu. Obecně existuje mnoho účinků spojených s interakcí světla a hmoty. Ty zahrnují fotoelektrický efekt, piezo- a pyroeffects. Ale častěji než světlo prostě ohřívá předmět, který do něj spadá. Určitě všichni si všimli: je třeba nechat knihu na slunci, její osvětlená strana se okamžitě zahřeje.

Když se vrátíme k tématu našeho rozhovoru, řekněme: foton má hmotnost, pouze když se pohybuje ve vesmíru. Když narazí na překážku, přestane existovat. Zbytek hmoty částice světla je nulová.

Pole

Fyzická pole obklopují lidi: pronikají na Zemi, vyzařují je Slunce a některé planety (například Jupiter a Saturn). Ale "cítí", nějak se nedají vnímat. Měří a opravuje pouze rušení pole, které se obvykle nazývá oscilace. Světlo je kvantum elektromagnetického pole. Představuje oscilace elektrických a magnetických polí korelovaných ve vzájemně kolmých rovinách.

Ve skutečnosti má elektřina a magnetismus jeden zdroj - nabité tělo. Jak dokazují jeho experimenty, Oersted, existují pouze společně a jsou schopné se navzájem ovlivňovat. Ale historicky se stalo, že když se studovali, vědci sdíleli tato pole.

Ze závěru, že světlo je oscilace pole, následuje další fakta: je to také vlna. Poslední příkaz nám pomáhá formulovat podmínky pro maximální a minimální rušení o něco později.

Spektrum

Jak jsme uvedli výše, světlo je fluktuace elektromagnetického pole. Přemýšlivý čtenář pochopí: fluktuace jsou různé. Ve srovnání s mořem, tam jsou obě světlé vlny, které jemně lízat pobřežní písek, a tsunami, schopný zničit hory. K oddělení elektromagnetických kmitů existuje speciální měřítko. Sdílí různé rozsahy a zdroje. V pořadí rostoucí energie, kterou foton nese, je elektromagnetická stupnice rozdělena na:

• rádiové vlny;
• infračervené záření;
• viditelné spektrum;
• ultrafialové vlny;
• Rentgenové kvantové;
• gama záření.

A světlo se obvykle vztahuje pouze na ty fotony, které patří k viditelnému záření. Někdy jsou oblasti infračervených a ultrafialových spektrů, které jsou blízké viditelným kvantům, také nazývány světly. Například ozařování ultrafialových lamp je někdy nazýváno "černým světlem". Musím říci, že viditelné spektrum je velmi malý kus celé stupnice.

Obecně je tento název hluboce subjektivní výraz. Na naší planetě existují bytosti, které jsou schopné vidět infračervené nebo ultrafialové záření, ale člověk se vždy zaměřuje na sebe.

Kromě toho dokonce i těch málo kvantů elektromagnetického pole, které lidé mohou vnímat, vidí jinak. Lidské oko má spektrální citlivost: zelené kvantové jsou nejlépe vnímány a červené a fialové jsou již obtížné. Jinými slovy, lidé necítí všechny modré nebo žluté kvanty, které objektivně odrážejí povrch. Svět kolem je tedy mnohem světlejší a pestřejší než si člověk myslí.

Wave

Oscilace elektromagnetického pole jsou uspořádané. Pokud se kvantum již objevil, pak v něm existuje zákon šíření. Tento proces je nejlépe ilustrován kosinusovou nebo sinusovou křivkou v kartézských souřadnicích.

Jako každá vlna má světlo následující vlastnosti:

1. Vlnová délka. To je vzdálenost mezi dvěma identickými fázemi kmitání. Například mezi sousedními výšinami nebo nižšími hodnotami. V další vlnová délka je definována jako dvojnásobek vzdálenosti, po které je vlna protíná osu X. Obvykle je tato hodnota je označena řeckým písmenem lambda- (lambda).
2. Frekvence. Toto je počet kmitů, které se uskuteční za sekundu. Označeno řeckým dopisem nu- (nu), pokud je frekvence lineární, omega (omega), pokud je frekvence cyklická a latinský f, pokud se frekvence objeví jako funkce.
3. Amplituda. To je výška vrcholů a minim. V podstatě je amplituda síla narušení elektromagnetické vlny nebo intenzity elektromagnetického pole.
4. Energie. Frekvence vlnových délek a fotonů souvisí s následujícím vztahem: čím je vlnová délka menší, tím vyšší je frekvence a energie.

Tyto charakteristiky světla jsou nezbytné pro to, abychom odvodili stav maximální a minimální interference.

Rušení

Jak jsme již zmínili výše, světelné vlny jsou schopné interagovat s hmotou a navzájem. A jaký je výsledek tohoto setkání, závisí na fázovém rozdílu.

Pokud se dvě identické vlny setkávají v jednom bodě, a „hrby“ a „koryt“ shodují, je výsledkem dvojnásobná amplituda a bude maximálně rušení. Pokud se tak stane, že další vlna přijde v nejvyšším bodě, a druhá - v nejnižší, bude jejich intenzita se navzájem ruší, bude amplituda výsledek bude nulový, bude se obraz objeví tmavý pruh nebo tečka. To je podmínka pro vytváření maxim a minima v interferencích.

Některé vzorce

Abychom vyjádřili výše uvedené v jazyce fyzických zákonů, musíme dát několik rovnic.

Výsledkem je tmavý nebo lehký pás v případě tenkých vrstev, v závislosti na tloušťce povlaku. Maximálně je nutné, aby poloviční počet vln tvořil: lambda-₂ = (lambda-₁ * n₁) / n₂. V tomto vzorci n jsou indexy lomu filmu a vzduchového média.

V případě rušení paralelního paprsku světla na úzké štěrbině, počet tmavých a jasných pásů s krokem I = 2 pi- / (k_1x - k_2x). Ve vzorci k Jsou vlnové vektory dvou interakčních světelných vln.