Jakie są warunki maksymalnej i minimalnej interferencji?
Dziś porozmawiamy o stanie maksymalnej i minimalnej interferencji. Więcej szczegółów na temat właściwości fale elektromagnetyczne i ich konsekwencje.
Zwycięstwo i porażka
Każda osoba ma falę prawdopodobieństwa. Życie przedstawia coś przyjemnego, a potem niemiłe niespodzianki. Wielu uważa, że tylko niepowodzenia są przypadkowe, ale tak nie jest. I oczywiście są okresy, kiedy dosłownie wszystko jest możliwe, lub odwrotnie, w każdym życiu przychodzi czarny pasek. Ale częściej sukcesom w jednym obszarze towarzyszy zwykły kurs w innych.
Jeśli wyobrażacie sobie każdy ważny element życia danej osoby jako falę, wtedy momenty największego startu są sumą wszystkich pozytywnych wibracji, a najtrudniejsze są wszystkie negatywne.
Niestety, nie można obliczyć warunków maksymalnej i minimalnej ingerencji fal ludzkiego przeznaczenia. Ale dla oscylacji świata fizycznego istnieje taka formuła.
Światło i Newton
Natura światła zawsze interesowała ludzkość. Nawet nie wiedząc, jak zrozumieć, jak działa wzrok, ludzie już wiedzieli: kiedy dostaną się do wody, światło załamuje się; wpadnięcie na przeszkodę daje cień. Pierwsze eksperymenty wykazały, że promienie słońca mają właściwości fali.
Newton znany jest przede wszystkim jako odkrywca prawa. Ale był uczonym o znacznie szerszych zainteresowaniach. Wraz z Newtonem wyznaczono początek nowoczesnej optyki. Podał zestaw niezwiązanych faktów eleganckim i smukłym projektem matematycznym. Naukowiec powiedział między innymi: jeśli umieścisz soczewkę na szklanej płytce z wypukłą stroną w dół, a następnie oświetlisz strukturę, wówczas wyjście będzie "pasiastym" koncentrycznym obrazem. Tylko pewna periodyczność światła może wyjaśnić ten fakt. Warunki maksimów i minimów interferencji fal świetlnych jeszcze nie istniały, ale wyprowadzono prawo zależności między krzywizną soczewki a odległością pomiędzy jasnymi i ciemnymi pierścieniami.
Piłka i foton
Później udowodniły eksperymenty rosyjskiego naukowca Lebiediewa: fotony mają impuls. Co bezpośrednio implikowało ich masę. Kwanty światła można nazwać cząstkami. W takim przypadku, dowolny katalog powie Ci, że masa spoczynkowa jest równa zeru.
Przed zbliżeniem się do stanu maksymalnego i minimalnego interferencji światła, najpierw zajmujemy się masą fotonu.
Photon - kwant pola elektromagnetycznego. Jest więc niepodzielny. Podczas gdy on się porusza, tylko ekstremalne warunki mogą zabrać część jego energii. W tym samym czasie, gdy napotykamy przeszkodę lub inny foton, cząsteczka zachowuje się jak fala. Następuje załamanie, rozproszenie, interferencja lub dyfrakcja.
Przykładem takiego dualizmu jest latająca metalowa kula. Ma dwie właściwości: jest okrągła i ma pewne energia kinetyczna. Jeśli piłka zderzy się ze ścianą, da jej energię uderzenia, a on upadnie. Jest to analogia obecności masy fotonów.
Podczas gdy metalowa kulka leci, zachowuje okrągły kształt. Jeśli wydarzy się zdarzenie, z powodu którego piłka traci część masy, wówczas:
- utraci sferyczność;
- on oczywiście przestanie latać w oryginalnym kierunku.
Ostatni przykład pokazuje, że foton jest kwantem, niepodzielnym składnikiem pola elektromagnetycznego.
Woda i foton
Stan maksymalny i minimalny interferencja światła na szczelinie lub soczewce oznacza również, że białe paski są dwa razy silniejsze niż padające światło. Dzieje się tak dlatego, że foton może przenosić energię na inne obiekty.
Jeśli kwant światła jest pochłaniany przez kryształ, to sieć tego ostatniego otrzymuje możliwość całkowitego pozbycia się nadmiaru energii. A foton traci zarówno masę, jak i esencję.
Przykładem jest woda, która zamyka cement. Pracownik dodaje sto mililitrów wody do trzech kilogramów suchego składnika. Gdy mieszanina jest sucha, otrzymuje się mocny kompozyt. Różni się od elementów masowych i mokrych.
Jest to wynikiem reakcji chemicznej. Pod wpływem wody zawartej w proszku wapń tworzy krystaliczne hydraty - silne substancje. Dają siłę gotowego produktu. Zawierają one w swojej strukturze cząsteczki H2O, dlatego miękka i płynąca woda jest głównym składnikiem wytrzymałości cementu!
Podobnie jest z fotonem: staje się on częścią substancji, zmieniając jej właściwości.
Foton i morze
Te dwa obiekty o różnych rozmiarach mają jedną wspólną cechę - fale. W przypadku zakłóceń, warunki maksymalnej i minimalnej intensywności zależą od właściwości występujących w jednym punkcie przestrzeni drgań. Oto główne cechy fal:
- Długość Jest definiowany jako odległość między dwiema identycznymi fazami. Najwyraźniej mierzy się między dwoma wzlotami lub upadkami. Ale można też sobie wyobrazić, jak podwoiła się odległość między punktami, w których fala przechodzi 0. Jest ona oznaczona grecką literą λ.
- Częstotliwość Ta kwota długości fal które w pełni pasują do jednostki czasu. Oznacza to, że częstotliwość zależy od λ. Wartość jest oznaczona jako ν.
- Okres Jest to czas potrzebny na przejście fali od jednego maksimum do drugiego. Jest oznaczony przez łacińską literę T.
- Amplituda. Jest to "wysokość" wzlotów i "głębokość" dolin. Między innymi amplituda określa natężenie światła. Ta wartość jest bezpośrednio związana z występowaniem pasm podczas interferencji. Jest oznaczone jako A i jest funkcją czasu.
- Faza. To jest punkt fali, która dociera do określonego miejsca w przestrzeni. Faza może być maksymalna, minimalna, moment obniżenia lub podniesienia fali. Jest oznaczony grecką literą φ. Ta koncepcja nie ma znaczenia dla pojedynczej oscylacji, ale jest ważna w interakcji dwóch kwantów światła. Zależy to od tego, jakie fazy spotykają się fale i zależy to od tego, czy w tym punkcie będzie maksimum, czy minimum. Różnica faz określana jest jako Δφ.
Podaliśmy wszystkie niezbędne wyjaśnienia, czas powiedzieć, jakie są warunki maksymalnej i minimalnej interferencji.
Doświadczenie i zespoły
Klasyczny eksperyment interferencji jest bardzo prosty. Promieniowanie monochromatyczne spada prostopadle do wąskiej szczeliny. Przestrzeń za dziurą jest oświetlona nierównomiernie. Otrzymuje się paski jasnego światła, które są oddzielone od siebie ciemnymi obszarami.
Zakłócenia w szczelinie są wynikiem dyfrakcji. Kwanty promieniowania elektromagnetycznego po otworze idą nie tylko w tym samym kierunku, co pierwotnie, ale także zginają się wokół krawędzi przeszkody. W tym samym czasie napotykane są jakieś dwie fale w jednym punkcie w przestrzeni przez maksima, a niektóre występują w antyfazie. Jest to logiczna konkluzja warunku maksymalnej i minimalnej interferencji. Fale, które występują z innymi różnicami fazowymi, tworzą obszary pośredniego oświetlenia.
Maksymalna, minimalna ... formuła!
Teraz czas pokazać, jak te warunki będą wyglądały matematycznie.
Aby uzyskać jasne pasmo, wymagane jest, aby różnica fazy w punkcie była liczbą całkowitą fal. Oznacza to, że Δφ = 2πm, gdzie m jest dowolną liczbą całkowitą.
Pojawienie się ciemnego pasma jest możliwe, jeśli różnica faz jest liczbą całkowitą połowy liczb. Jest to wyrażone jako Δφ = (2m + 1) π.
Frazy "liczba całkowita fal", "połowa liczby całkowitej fal" może wydawać się przerażające. Nie rozpaczaj, to proste.
Cosinus i światło
Musimy pamiętać matematykę szkolną i przesłać wykres cosinusów. W początkowym momencie fala ma maksymalną wartość. Potem spada i osiąga minimum na poziomie π / 2. Następnie fala wzrasta i wraca do maksimum o wartości π. Koło jest zamknięte. Jeżeli dwa maksima powinny znaleźć się w jednym punkcie, konieczne jest, aby różnica między fazami fal była równa jednemu lub kilku π. Wtedy jeden "garb" spasuje się z drugim iw rezultacie otrzymasz biały pasek. Lekkie kwanty wygasają, jeśli maksimum jest uformowane z minimum. W rezultacie intensywność będzie wynosić zero. W tym celu maksimum (przy 0, π, 2π, 3π, itd.) Musi spełniać minimum (π / 2, 3π / 2 itd.).
Zmiana stanu
Mamy nadzieję, że teraz jest jasne, w jakich okolicznościach będzie przestrzegane minimum, aw jakich okolicznościach - maksymalna ingerencja. Jeśli jest interesujące dla kogoś, aby umieścić doświadczenie z interferencją światła na szczelinie, to powiedz, co można w nim zmienić:
- Światło skierowane na szczelinę pod innym kątem wpłynie na wynik.
- Jasność źródła zmieni wzór wzoru interferencyjnego.
- Ruchliwość krawędzi szczeliny wyraźnie pokazuje różnicę w przebiegu promieni.
- Białe światło da możliwość obserwacji nie tylko zmiany intensywności, ale także różnicy długości fal.
Eksperymentatorzy powinni pamiętać, że doświadczenie zawsze jest błędem. Nie denerwuj się, jeśli obraz zakłóceń nie pojawia się za pierwszym razem. Zmiana warunków doświadczenia nagrodzi demonstrację interesującego zjawiska fizycznego.
Przypominamy: aby zrozumieć zjawisko interferencji, trzeba mieć rozwiniętą wyobraźnię przestrzenną, dobrze jest wyobrazić sobie wykres sinusowy czy cosinusowy i nadal nie bać się najprostszych manipulacji matematycznych.