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.

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.

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.

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.

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