Kakšni so pogoji za maksimalno in minimalno motenje?

Danes bomo govorili o stanju maksimalne in minimalne motnje. Več podrobnosti o lastnostih elektromagnetna valovanja in njihove posledice.

Zmaga in poraz

Vsaka oseba ima val verjetnosti. Življenje predstavlja nekaj prijetnega, potem pa neprijetna presenečenja. Mnogi mislijo, da so zgolj napake naključne, vendar niso. In seveda obstajajo obdobja, ko je dobesedno vse mogoče, ali, nasprotno, v vsakem življenju pride črna črta. Pogosteje pa uspehe na enem področju spremlja običajni potek v drugih.

Če si predstavljate vsako pomembno komponento človekovega življenja kot val, so trenutki najvišjega vzleta vsota vseh pozitivnih vibracij, najtežja obdobja pa so vsa negativna.

Na žalost pogojev maksimalne in minimalne interference valov človeške usode ni mogoče izračunati. Toda za nihanja fizičnega sveta taka formula obstaja.

Svetloba in Newton

Narava svetlobe je vedno zanimala človeštvo. Tudi brez resničnega učenja, kako razumeti, kako deluje vizija, so ljudje že vedeli: ko pridejo v vodo, se svetloba lomi; udarjanje v oviro daje sence. Prvi poskusi so pokazali, da imajo sončni žarki lastnosti vala.

Newton je najbolj znan kot odkritelj zakona prava. Toda bil je učenjak z veliko širšimi interesi. Vključno z Newtonom je označil začetek moderne optike. On je dal niz nepovezanih dejstev elegantno in vitko matematično zasnovo. Med drugim je znanstvenik dejal: če postavite lečo na stekleno ploščo s konveksno stranjo navzdol in nato osvetlite strukturo, bo izhod "črtasto" koncentrično sliko. To dejstvo bi lahko pojasnila le določena periodičnost svetlobe. Pogoji maksimumov in minimumov interference svetlobnih valov še niso obstajali, vendar je bil izpeljan zakon o razmerju med ukrivljenostjo leče in razdaljo med svetlobnimi in temnimi obroči.

Krogla in foton

Kasneje so eksperimenti ruskega znanstvenika Lebedev dokazali: fotoni imajo impulz. Kaj je neposredno pomenilo njihovo maso. Tako lahko kvanti svetlobe imenujemo delci. V tem primeru vam vsak imenik pove, da je njihova masa za počitek enaka nič.

Preden se približamo stanju največje in najmanjše interference svetlobe, najprej obravnavamo maso fotona.

Foton - kvant elektromagnetnega polja. Torej je nedeljiv. Medtem ko se premika, lahko samo ekstremni pogoji odvzamejo nekaj njegove energije. Ob istem času, ko se srečuje z oviro ali drugim fotonom, se delček obnaša kot val. Prišlo je do refrakcije, sipanja, interference ali difrakcije.

Primer takega dualizma je leteča kovinska krogla. Ima dve lastnosti: je okrogla in ima določeno kinetična energija. Če žogica trči ob steno, ji bo dala energijo udarca in padel bo. To je analogna prisotnost fotonske mase.

Medtem ko kovinska krogla leti, ohranja okroglo obliko. Če pride do dogodka, zaradi katerega žogica izgubi del mase, potem:

• izgubil bo sferičnost;
• očitno bo prenehal leteti v prvotni smeri.

Zadnji primer kaže, da je foton kvant, nedeljiva komponenta elektromagnetnega polja.

Voda in foton

Stanje največje in najmanjše motnje svetlobe na reži ali leči prav tako pomeni, da so bele črte dvakrat močnejše od vpadne svetlobe. To se zgodi zato, ker foton lahko prenaša energijo na druge predmete.

Če kvant svetlobe absorbira kristal, potem ima mreža slednje možnost, da popolnoma odstrani odvečno energijo. Foton izgubi tako maso kot bistvo.

Primer je voda, ki zapira cement. Delavec doda sto mililitrov vode na tri kilograme suhe komponente. Ko je mešanica suha, dobite močan kompozit. Razlikuje se od večjih in mokrih komponent.

To je posledica kemijske reakcije. Pod vplivom vode, ki jo vsebuje prah, kalcij tvori kristalne hidrate - močne snovi. Dajejo končni izdelek moč. Vsebujejo molekule H ₂ O v svoji strukturi, zato je mehka in tekoča voda glavna sestavina cementne moči!

Tudi foton: postane del snovi, ki spreminja svoje lastnosti.

Foton in morje

Ta dva predmeta različnih velikosti imata eno skupno stvar - valove. V primeru motenj so pogoji največje in najmanjše intenzivnosti odvisni od lastnosti, ki se pojavljajo v eni točki v prostoru nihanja. Tu so glavne značilnosti valov:

1. Dolžina Opredeljen je kot razdalja med dvema enakima fazama. Najbolj jasno merjena med dvema vzponi in padci. Lahko pa si predstavljamo tudi, kako podvojena je razdalja med točkami, pri katerih val prehaja 0. Označuje ga grška črka λ.
2. Pogostost Ta znesek valovne dolžine ki popolnoma ustreza na časovno enoto. To pomeni, da je frekvenca odvisna od λ. Vrednost je označena kot ν.
3. Obdobje To je čas, ki traja, da val preide iz enega maksimuma v drugega. Označena je z latinično črko T.
4. Amplituda. To je "višina" vzpetin in "globine" padcev. Amplituda med drugim določa intenzivnost svetlobe. Ta vrednost je neposredno povezana s pojavljanjem pasov med motnjami. Označen je kot A in je funkcija časa.
5. Faza. To je točka vala, ki pride na določeno mesto v prostoru. Faza je lahko maksimalna, minimalna, nekaj trenutka spuščanja ali dviga vala. Označena je z grško črko. Ta koncept ni pomemben za eno samo nihanje, vendar je pomemben v interakciji dveh kvantov svetlobe. Odvisno od tega, katere faze se valovi srečujejo, je odvisno od tega, ali bo na tej točki največ ali minimalno. Fazna razlika je označena kot Δφ.

Podali smo vsa potrebna pojasnila, čas je, da povemo, kakšni so pogoji maksimalnega in najmanjšega za motnje.

Izkušnje in pasovi

Klasični poskus poseganja je zelo preprost. Monokromatsko sevanje pade pravokotno na ozko režo. Prostor za luknjo je neenakomerno osvetljen. Dobijo se trakovi svetle svetlobe, ki so med seboj ločeni s temnimi področji.

Interferenca na reži je posledica difrakcije. Kvanti elektromagnetnega sevanja po luknji ne gredo samo v isto smer kot prvotno, ampak se tudi ovijejo okoli roba ovire. Istočasno se na eni točki v prostoru pojavijo dve vrsti valov z maksimumi, nekateri pa v antifazi. To je logičen zaključek pogoja maksimalne in minimalne motnje. Tisti valovi, ki se pojavljajo pri drugih faznih razlikah, tvorijo področja vmesne osvetlitve.

Največja, minimalna ... formula!

Zdaj je čas, da pokažete, kako bodo ti pogoji izgledali matematično.

Torej, da bi dobili svetel pas, je potrebno, da je fazna razlika na točki celo število valov. To je Δφ = 2πm, kjer je m poljubno celo število.

Videz temnega traku je možen, če je fazna razlika polovično celo število valov. To je izraženo kot Δφ = (2m + 1) π.

Izrazi »celo število valov«, »pol-celo število valov« se lahko zdijo strašljivi. Ne obupajte, preprosto je.

Kosinus in svetloba

Spomniti se moramo šolske matematike in predložiti kosinusni graf. V začetnem trenutku ima val največjo vrednost. Nato pade in doseže minimum pri π / 2. Nato se val poveča in se vrne na maksimum pri vrednosti π. Krog je zaprt. Če naj bi dva maksima prišla do ene točke, je potrebno, da je razlika med fazami valov enaka eni ali večim π. Potem se bo ena "grba" zložila z drugo in tako boste dobili belo črto. Kvanti svetlobe ugasnejo drug drugega, če se maksimum oblikuje z minimumom. Posledično bo intenzivnost nič. Za to se mora maksimum (pri 0, π, 2π, 3π, itd.) Ujemati z minimumom (π / 2, 3π / 2, itd.).

Sprememba stanja

Upamo, da je zdaj jasno, pod kakšnimi pogoji se bo upošteval minimum in v kakšnih okoliščinah - največ motenj. Če je nekomu zanimivo dati izkušnjo z vmešavanjem svetlobe na režo, potem vam povem, kaj lahko spremenite:

1. Svetloba, ki je usmerjena na režo iz drugega kota, bo vplivala na rezultat.
2. Svetlost vira bo spremenila vzorec interferenčnega vzorca.
3. Mobilnost robov reže jasno kaže razliko v toku žarkov.
4. Bela svetloba bo omogočila opazovanje ne le spremembe v intenzivnosti, temveč tudi razlike v valovnih dolžinah.

Eksperimentatorji bi morali zapomniti, da je izkušnja vedno napaka. Ne motite, če se slika motenj ne pojavi prvič. Spreminjanje pogojev izkušenj bo nagradilo demonstracijo zanimivega fizičnega pojava.

Spomnimo: za razumevanje pojava motenj moramo imeti razvito prostorsko domišljijo, dobro je zamisliti graf sinusnega ali kosinusnega in se še vedno ne bojimo najpreprostejših matematičnih manipulacij.