Жарықтың интерференциясы

Жарықтың интерференциясы

Егер жарық – талқындар ағыны  болып табылатын болса, онда жарықтың интерференция құбылысы байқалуы тиіс. Бір-біріне тәуелсіз екі жарық көзін, мысалы, электр шамын, пайдаланып интерференциялық көріністі (жарықтаудың максимумы  мен минимумының алмасып кезектксуін) шығарып алуға болмайды. Тағы бір шамды жаққанда беттің жарықталуы ғана күшейеді, бірақ  жарықталудың максимумы мен минимумының кезектесуі жағдайын туғызбайды.

Не себепті бұлай  болатынын және қандай жағдайларда  жарықтың интерференция құбылысы байқалатынын айқындайық.

Жарық толқындарының когеренттік  шарты. Мұның себебі алуан түрлі  жарық әр түрлі жарық көзі шығаратын  толқындардың бір-бірімен үйлеспейтіндігінде. Тұрақты интерференциялық көрініс  шығарып алу үшін үйлесімді толқындар болуы қажет. Олардың толқын ұзындықтары бірдей және кеңістіктің  кез келген нүктесіндегі фазалар айырымы тұрақты болуы қажет. Толқын ұзындықтары бірдей және фазалар айырымы тұрақты болып келетін мұндай үйлесімді толқындарды когерентті толқындар деп аталады. Екі жарық көзінен ұзындықтары бірдей  дкрлік жарық толқындарын шығарып алу қиын емес. Ол үшін толқын ұзындықтарын аса қысқа интервалмен жіберіп тұратын жақсы жарық сүзгісін пайдалану әбден жеткілікті. Алайда бір-біріне тәуелсіз екі жарық көзінен шыққан жарық толқындарының фазалар айырымының тұрақты болуын жүзеге асыру мүмкін емес. Жарық көзі атомдары жарықты бір-біріне тәуелсіз ұзындығы бір метрдей синус-ойдалық толқындардың жеке-жеке «үзіктері» (цугалар) түрінде шығарып таратады. Екі көзден шыққан толқындардың үзіктері бірінің үстіне бірі келіп түседі. Осының нәтижесінде кеңістің кез келген нүктесіндегі тербелістер амплетудасы уақыт өтумен, дәл осы мезетте әр түрлі жарық көзінен шыққан толқындардың үзіктері бір-біріне қатысты фаза бойынша қалай ығысқанына байланысты құбылып, өзгеріп отырады. әр түрлі жарық көзінен шыққан толқындар, олардың фазалар айырымы тұрақты болып қалмайтын себепті, когерентті емес. Жарықталудың максимумдары мен минимумдары айқын бөлістеріндей орнықты көрініс кеңістікте байқалмайды.

Жұқа қабықшалардағы интерференция

Осыған қарамастан интерференцияны  бақылауға болады. Жарық интерференциясын тіпті ертеде бақылаған, бірақ оған ешбір мән берілмеген.

Бала кездерінен сабын  көпіршіктерін ұшырып ойнағанда, сондай-ақ керосиннің не мұнайдың су бетінде қалқыған жұқа қабықшасының кемпірқосақ түсті болып құбылғанын байқағанда интерференциялық көріністірді талай рет көрдіңдер. «Ауада шарқ ұрған сабын көпіршігі, айналадағы түрлі нәрселердің барлық түстерімен боялып құбылады. Сабын көпіршіктері табиғаттың ең бір керемет тамаша нәрсесі» (Марк Твен). Сабын көпіршігін осындай тең қаларлық етіп отырған осы жарық интерференциясы.

Ағылшын ғалымы Томас  Юнг тұңғыш рет, біреуі жұқа қабықшасының сыртқы бетінен, екінші ішкі бетінен  шағылған 1 мин 2 толқындарды қосу арқылы, оның түстерін түсіндіру мүмкіндігі жөнінде данышпан ойға келді. Осы толқындардың біріншісі қабықшаның сыртқы бетінен, ал екіншісі ішкі бетінен шағылады. Сонда жарық толқындарының интерференциясы – екі толқынның қосылуыпайда балалы. Соның салдарынан кеңістіктің әр түрлі нүктесінде қорытқы жарық тербелістерінің күшеюінің не бәсеңдеуініңуақыт жөнінен орнықты көрінісі байқалады. Интерференция нәтижесі жарықтың қабықшаға түсу бұрышына, қабықшаның қалыңдығына және толқынның ұзындығына тәуелді. Егер сынған екінші толқын бірінші толқыннан толқындар ұзындығының бүтін санына қалып қойса, ондай жағдайда жарық күшейеді. Егер екінші толқын біріншіден толқындар ұзындығының жартысына немесе жарты толқынның тақ санына қалып қойса, онда жарық бәсеңдейді.

Қабықшаның сыртқы және ішкі беттерінен шағылған толқындардың когеренттігі, олардың екеуінің де бір жарық шоғының бөліктері  болуымен қамтамасыз етіледі. әрбір  сәуле шығарушы атомнан шыққан толқындар цугасын қабықша екіге бөледі, содаң соң осы бөліктер бірігеді де интерференцияланады.

Сондай-ақ, Юнг жарық  түстеріндегі айырмашылық жарық  толқын ұзындығындағы (немесе жарық  толқындарының жиілігіндегі) айырмашылыққа  байланысты болатынын түсінді. әр түсті  жарық шоқтарына ұзындығы әр түрлі  толқындар сәйкес келеді. Бір-бірінен ұзындығы өзгеше болатын толқындар (түсу бұрыштары бірдей деп ұйғарылады) бірін-бірі күшейтуі үшін қабықшалардың әр түрлі қалыңдығы керек. Демек, егер қабықшалардың қабығы бірдей болмаса, онда қабықша ақ жарықпен жарықталғанда түрлі түстер шығуы тиіс.

Томас Юнг                          

(1773-1829) – ғылымға деген  ынтасы ғажайып зор, сан қырлы дарынды, тамаша ағылшын ғалымы. Юнг, сонымен қатар, белгілі дәрігер және зор интуициялық физик, астроном және механик, металлург және египтолог, физиолог, полиглот, талантты музыкант, тіпті қабілетті гимнаст та болған.

Юнгтің басты еңбегі – жарық интерференциясын ашуы ( и н т е р ф е р е  н ц и я терминін де Юнг енгізген) және толқынның теория негізінде  жифракция құбылысын түсіндіруі. Юнг бірінші болып жарық толқынының ұзындығын өлшеді.