Kontent qismiga oʻtish

Nyuton halqalari

Vikipediya, ochiq ensiklopediya
1-rasm: Nyuton halqalari mikroskopda kuzatilgan. Ustiga qo'yilgan shkaladagi eng kichik o'sishlar 100 mkm. Yoritish pastdan, yorqin markaziy mintaqaga olib keladi.
2-rasm: Nyuton halqalarining interferentsiya sxemasi 650 bilan yoritilgan tekis-qavariq linzalar tomonidan yaratilgan. nm qizil lazer nuri, past nurli mikroskop yordamida suratga olingan. Yoritish yuqoridan, qorong'i markaziy mintaqaga olib keladi.
3-rasm: Nyuton halqalarini ko'rish tartibi: tekis yuzaning ustiga qavariq linza qo'yilgan.

Nyuton halqalari - bu ikki sirt, odatda sferik sirt va qoshni teginuvchi tekis sirt ortasida yoruglikning aks etishi natijasida interferentsiya naqsh hosil bolgan hodisa. U 1666-yilda tasirni organgan Isaak Nyuton sharafiga nomlangan. Monoxromatik yoruglik bilan qaralganda, Nyutonning halqalari ikkita sirt ortasidagi aloqa nuqtasida joylashgan bir qator konsentrik, ozgaruvchan yorqin va qorongi halqalar qatori sifatida korinadi. Oq yoruglik bilan qaralganda, u kamalak ranglarining konsentrik halqa shaklini hosil qiladi, chunki yoruglikning turli tolqin uzunliklari yuzalar orasidagi havo qatlamining turli qalinligida aralashadi.

Tarixi[tahrir | manbasini tahrirlash]

Bu hodisa birinchi marta Robert Huk tomonidan 1665-yilda chop etilgan ‘‘Mikrografiya‘‘ kitobida tasvirlangan. Uning nomi 1666-yilda Kembrij Triniti kollejini yopib qoygan Buyuk vabo davrida Linkolnshirdagi uyda sekvestrda bolganida bu hodisani organgan matematik va fizik ser Isaak Nyutondan olingan. U oz kuzatuvlarini "Ranglar" nomli inshosida qayd etgan. Bu hodisa yoruglikning korpuskulyar tabiatini yoqlagan Nyuton va yorugʻlikning tolqinsimon tabiatini yoqlagan Guk ortasida tortishuv manbai boldi.[1] Nyuton ozining tahlilini 1704-yilda nashr etilgan ‘‘Optika<i>‘‘</i> risolasining bir qismi sifatida Guk vafotidan keyin nashr etmadi.

Nazariya[tahrir | manbasini tahrirlash]

4-rasm: Optik yassidagi yuqori oynaning bir qismining yaqin ko'rinishi, interferentsiya chekkalari qanday hosil bo'lishini ko'rsatadi. Yo'l uzunligi farqi yarim to'lqin uzunligining (a) toq ko'paytmasiga (2n+1) teng bo'lgan pozitsiyalarda aks ettirilgan to'lqinlar kuchayadi, natijada yorqin nuqta paydo bo'ladi. Yo'l uzunligi farqi yarim to'lqin uzunligining (b) teng karrali (2n) ga teng bo'lgan pozitsiyalarda ( Lambda 2) aks ettirilgan to'lqinlar bekor qilinadi, natijada qorong'u nuqta paydo bo'ladi. Buning natijasida konsentrik yorqin va qorong'i halqalar, interferentsiya chekkalari naqshlari paydo bo'ladi.

Naqsh optik tekis oynaga juda ozgina qavariq egri oynani qoyish orqali yaratiladi. Ikki shisha bolagi faqat markazda aloqa qiladi. Boshqa nuqtalarda 3-rasmda korsatilganidek, markazdan radial masofa bilan ortib boruvchi ikki sirt ortasida ozgina havo boshligʻi mavjud.

Yuqoridan tushadigan monoxromatik (bitta rangli) yoruglikni korib chiqing, u yuqori linzaning pastki yuzasidan ham, uning ostidagi optik tekislikning yuqori yuzasidan ham aks etadi.[2] Yoruglik shisha linzalari orqali shisha-havo chegarasiga kelguncha otadi, bu yerda uzatilgan yoruglik yuqori sinishi indeksidan (n) pastroq n qiymatiga otadi. Otkazilgan yoruglik bu chegaradan faza ozgarishisiz otadi. Ichki aks ettirilgan aks ettirilgan yoruglik (jamining taxminan 4%) ham faza ozgarishiga ega emas. Havoga uzatiladigan yoruglik pastdagi tekis sirtda aks etgunga qadar masofani bosib otadi, t . Ushbu havo-shisha chegarasida aks etish yarim sikl (180°) fazali siljishni keltirib chiqaradi, chunki havo oynaga qaraganda kamroq sinishi indeksiga ega. Pastki yuzada aks ettirilgan yoruglik (yana) t masofani qaytaradi va yana linzaga otadi. Qoshimcha yol uzunligi yuzalar orasidagi boshliqning ikki barobariga teng. Ikki aks ettirilgan nurlar qoshimcha yol uzunligi 2t va tekis sirtda aks etishda yuzaga kelgan yarim sikl fazasi ozgarishi natijasida yuzaga keladigan umumiy faza ozgarishiga qarab aralashadi. 2t masofa nolga teng bolsa (linzalar optik tekislikka tegsa) tolqinlar halokatli tarzda aralashadi, shuning uchun naqshning markaziy hududi 2-rasmda korsatilganidek, qorongi boʻladi.

Qurilmani yuqoridan emas, balki pastdan yoritish boyicha xuddi shunday tahlil shuni korsatadiki, bu holda naqshning markaziy qismi 1-rasmda korsatilganidek, qorongi emas, yorqin boladi. Yoruglik monoxromatik bolmaganda, 5-rasmda korsatilganidek, chekka naqshning radial holati "kamalak" koʻrinishiga ega.

Konstruktiv aralashuv[tahrir | manbasini tahrirlash]

(4a-rasm): Ikki nurlar orasidagi yol uzunligi farqi yoruglik toʻlqinlarining yarim tolqin uzunligining (l / 2) toq kopaytmasiga teng bolgan joylarda aks ettirilgan tolqinlar fazada boladi, shuning uchun "trubalar" va tolqinlarning "choqqilari" bir-biriga toʻgri keladi. Shuning uchun toʻlqinlar kuchayadi (qoʻshadi) va natijada aks ettirilgan yorugʻlik intensivligi kattaroq boʻladi. Natijada, u yerda yorqin maydon kuzatiladi.

Buzgʻunchi aralashuv[tahrir | manbasini tahrirlash]

(4b-rasm): Yol uzunligi farqi yarim tolqin uzunligining teng karrali qismiga teng bolgan boshqa joylarda aks ettirilgan tolqinlar fazadan 180° ga teng boladi, shuning uchun bitta tolqinning "trubasi" bilan mos keladi. boshqa tolqinning choqqisi. Shuning uchun, tolqinlar bekor qilinadi (olib tashlanadi) va natijada paydo bo‘lgan yorugʻlik intensivligi zaifroq yoki nolga teng boʻladi. Natijada, u yerda qorongu joy kuzatiladi. Pastki nurning aks etishi tufayli 180 ° fazaning teskari oʻzgarishi sababli, ikkita boʻlak tegib turgan markaz qorongʻi boʻladi.

Bu interferentsiya sirtda yorqin va qorongi chiziqlar yoki "inferentsiya chekkalari" deb ataladigan tasmalar naqshiga olib keladi. Bular xaritalardagi kontur chiziqlariga oxshash bolib, havo boshligʻining qalinligidagi farqlarni ochib beradi. Sirtlar orasidagi boshliq chekka boylab doimiydir. Ikki qoshni yorqin yoki qorongi chekkalar orasidagi yoʻl uzunligi farqi yorugʻlikning bir tolqin uzunligi l ga teng, shuning uchun sirtlar orasidagi boshliq bir yarim tolqin uzunligiga teng. Yoruglikning toʻlqin uzunligi juda kichik boʻlgani uchun, bu usul tekislikdan juda kichik farqlarni olchashi mumkin. Masalan, qizil yoruglikning tolqin uzunligi taxminan 700nm, shuning uchun qizil yoruglikdan foydalangan holda, ikki chekka orasidagi balandlik farqi yarmi yoki 350 nm, inson sochining taxminan 1/100 diametri. Kozoynaklar orasidagi boshliq markazdan radial ravishda ortib borayotganligi sababli, interferentsiya chekkalari konsentrik halqalarni hosil qiladi. Sferik boʻlmagan shisha yuzalar uchun chekkalar halqalar bolmaydi, lekin boshqa shakllarga ega boladi.

Miqdoriy munosabatlar[tahrir | manbasini tahrirlash]

5-rasm: Nyuton halqalari tekis sirtlari bir-biriga tegib turgan holda ikkita tekis-qavariq linzalarda ko'rinadi. Bir sirt biroz konveks bo'lib, halqalarni hosil qiladi. Oq yorug'likda halqalar kamalak rangida bo'ladi, chunki har bir rangning turli to'lqin uzunliklari turli joylarda aralashadi.
Agfacolor slaydda kamalak rangidagi Nyuton halqalari (uylarda markazdan bir oz o'ngda va tog'larda yuqori o'ngda).

Yuqoridan yoruglik uchun qorongi markaz bilan Nchi yorqin halqaning radiusi quyidagicha berilgan:Bu yerda N - yorqin halqa raqami, R - yoruglik otayotgan shisha linzaning egrilik radiusi va l - yoruglik toʻlqin uzunligi. Yuqoridagi formula otkazilgan yoruglik natijasida olingan halqa naqshlari uchun qorongu halqalar uchun ham amal qiladi.

Yorqin halqaning radial masofasi, r va linzaning egrilik radiusi R ni hisobga olgan holda, shisha sirtlari orasidagi havo bo shlig i, t, tomonidan taxminiy berilgan.bu yerda naqshni tushayotgan nurlarga qiya burchak ostida korish tasiri etiborga olinmaydi.

Yupqa plyonkali interferentsiya[tahrir | manbasini tahrirlash]

Nyuton halqalarining hodisasi yupqa plyonkali interferentsiya bilan bir xil asosda tushuntiriladi, shu jumladan suvdagi yoki sovun pufakchalarida yupqa yog plyonkalarida korinadigan ‘‘kamalak‘‘ kabi effektlar. Farqi shundaki, bu yerda ‘‘nozik plyonka‘‘ havoning yupqa qatlamidir.

  1. Westfall, Richard S.. Never at Rest, A Biography of Isaac Newton (inglizcha). Cambridge University Press, 1980 — 171 bet. ISBN 0-521-23143-4. 
  2. Young, Hugh D.. University Physics, 13th Ed. (inglizcha). Addison Wesley, 2012 — 1178 bet. ISBN 978-0-321-69686-1. 

Qoʻshimcha oʻqish[tahrir | manbasini tahrirlash]

  • Airy, G.B. (1833). „VI.On the phænomena of Newton's rings when formed between two transparent substances of different refractive powers“. Philosophical Magazine. Series 3. 2-jild, № 7. 20–30-bet. doi:10.1080/14786443308647959. ISSN 1941-5966.
  • Illueca, C.; Vazquez, C.; Hernandez, C.; Viqueira, V. (1998). „The use of Newton's rings for characterizing ophthalmic lenses“. Ophthalmic and Physiological Optics. 18-jild, № 4. 360–371-bet. doi:10.1046/j.1475-1313.1998.00366.x. ISSN 0275-5408. PMID 9829108.
  • Dobroiu, Adrian „Improved method for processing Newton's rings fringe patterns“,. SIOEL '99: Sixth Symposium on Optoelectronics Necsoiu: , 2000 — 342–347 bet. DOI:10.1117/12.378693. 
  • Tolansky, S. (2009). „XIV. New contributions to interferometry. Part II—New interference phenomena with Newton's rings“. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 35-jild, № 241. 120–136-bet. doi:10.1080/14786444408521466. ISSN 1941-5982.

Havolalar[tahrir | manbasini tahrirlash]