Dalğaların iki və ya daha çox mənbədən suyun səthində yayılmasının müşahidələri göstərir ki, dalğalar bir-birinə heç bir təsir göstərmədən bir-birindən keçir. Eyni şəkildə, səs dalğaları bir-birinə təsir etmir. Orkestr ifa edəndə hər alətdən gələn səslər bizə elə gəlir ki, sanki hər alət ayrı-ayrılıqda ifa olunur.

Bu eksperimental olaraq müəyyən edilmiş fakt onunla izah olunur ki, elastik deformasiya hüdudlarında cisimlərin bir istiqamət üzrə sıxılması və ya dartılması hər hansı digər istiqamətlərdə deformasiyaya uğradıqda onların elastik xüsusiyyətlərinə təsir göstərmir. Buna görə də, müxtəlif mənbələrdən gələn dalğaların çatdığı hər bir nöqtədə, istənilən vaxt bir neçə dalğanın hərəkətinin nəticəsidir məbləğinə bərabərdir hər dalğanın nəticələri ayrı-ayrılıqda. Bu model superpozisiya prinsipi adlanır.

Dalğa müdaxiləsi.

Superpozisiya prinsipinin məzmununu daha dərindən başa düşmək üçün aşağıdakı təcrübəni həyata keçirək.

Dalğa banyosunda, iki çubuqlu bir vibratordan istifadə edərək, eyni tezlikdə iki nöqtə dalğa mənbəyi yaradacağıq.

tərəddüd. Müşahidələr göstərir ki, bu halda dalğa hamamında dalğaların yayılmasının xüsusi nümunəsi yaranır. Su səthində vibrasiya olmayan zolaqlar var (şək. 226).

Bənzər bir hadisəni səs dalğaları ilə aparılan təcrübələrdə də tapmaq olar. Gəlin iki dinamik dinamik quraşdıraq və onları bir səs generatorunun çıxışına birləşdirək. Bir sinifdə qısa məsafələrə hərəkət edərkən, səsin məkanın bəzi nöqtələrində yüksək, digərlərində isə sakit olduğunu eşitməklə eşidə bilərsiniz. İki mənbədən gələn səs dalğaları kosmosun bəzi nöqtələrində bir-birini gücləndirir, digərlərində isə zəifləyir (şək. 227).

Eyni salınım dövrlərinə malik iki və ya daha çox dalğa əlavə edildikdə yaranan dalğanın amplitudasının artması və ya azalması hadisəsinə dalğa müdaxiləsi deyilir.

Dalğa müdaxiləsi fenomeni superpozisiya prinsipinə zidd deyil. Sıfır salınım amplitudası olan nöqtələrdə iki qarşılaşan dalğa bir-birini "ləğv etmir", hər ikisi dəyişmədən daha da yayılır.

Minimum və maksimum müdaxilə şərtləri.

Salınımların amplitudası sıfırdır

kosmosda eyni amplituda və tezlikdə dalğaların salınma dövrünün yarısı və ya yarısı qədər salınımların faza yerdəyişməsi ilə gəldiyi nöqtələr. İki dalğa mənbəyinin eyni salınım qanunu ilə dalğa mənbələrindən bu nöqtəyə qədər olan məsafələr fərqi dalğa uzunluğunun yarısına bərabər olması şərti ilə fərq salınma dövrünün yarısı olacaqdır:

və ya tək sayda yarım dalğa:

Fərq müdaxilə edən dalğaların yol fərqi və vəziyyət adlanır

müdaxilə minimum şərti adlanır.

Dalğaların eyni salınım fazası ilə gəldiyi fəzanın nöqtələrində müdaxilə maksimumları müşahidə olunur. İki mənbənin eyni salınım qanununu nəzərə alaraq, bu şərti təmin etmək üçün yol fərqi dalğaların tam sayına bərabər olmalıdır:

Uyğunluq.

Dalğaların müdaxiləsi yalnız koherens şərti yerinə yetirildikdə mümkündür. Uyğunluq sözü ardıcıllıq deməkdir. Eyni tezlikli və zamanla sabit faza fərqi olan rəqslər koherent adlanır.

Müdaxilə və enerjinin saxlanması qanunu.

Minimum müdaxilə yerlərində iki dalğanın enerjisi harada yox olur? İki dalğanın qovuşduğu yalnız bir yeri nəzərə alsaq, belə bir suala düzgün cavab vermək olmaz. Dalğaların yayılması fəzanın ayrı-ayrı nöqtələrində müstəqil rəqs proseslərinin məcmusu deyil. Dalğa prosesinin mahiyyəti rəqs enerjisinin fəzanın bir nöqtəsindən digərinə ötürülməsindən və s.dir.Dalğalar müdaxilə minimal yerlərində müdaxilə etdikdə, yaranan salınımların enerjisi əslində iki müdaxilə edən dalğanın enerjilərinin cəmindən az olur. . Lakin müdaxilənin maksimal yerlərində yaranan salınımların enerjisi müdaxilə edən dalğaların enerjilərinin cəmindən müdaxilə minimumlarının azaldığı yerlərdəki enerji ilə eyni miqdarda üstələyir. Dalğalar müdaxilə etdikdə, rəqs enerjisi kosmosda yenidən paylanır, lakin eyni zamanda enerjinin saxlanması qanununa ciddi şəkildə əməl olunur.

Dalğa fraksiyası.

Dalğanın yolu boyunca maneədəki çuxurun ölçüsünü azaltsanız, çuxurun ölçüsü nə qədər kiçik olarsa, dalğaların düzxətli yayılma istiqamətindən sapmaları bir o qədər çox olar (Şəkil 228, a, b). . Maneənin sərhəddində dalğanın yayılma istiqamətinin düz xəttdən sapmasına dalğa difraksiyası deyilir.

Səs dalğalarının difraksiyasını müşahidə etmək üçün səsgücləndiriciləri səs generatorunun çıxışına qoşuruq və səs dalğalarının yoluna materialdan hazırlanmış ekran yerləşdiririk.

səs dalğalarını udmaq. Mikrofonu ekranın arxasına keçirtməklə, səs dalğalarının da ekranın kənarının arxasında qeydə alındığını görə bilərsiniz. Səs titrəyişlərinin tezliyini və bununla da səs dalğalarının uzunluğunu dəyişdirərək müəyyən etmək olar ki, dalğa uzunluğunun artması ilə difraksiya hadisəsi daha nəzərə çarpır.

Dalğaların difraksiyası istənilən forma və ölçüdə maneə ilə qarşılaşdıqda baş verir. Adətən, maneənin və ya maneədəki dəliyin ölçüsü dalğa uzunluğu ilə müqayisədə böyük olduqda, dalğanın difraksiyası az nəzərə çarpır. Dalğalar dalğa uzunluğuna görə ölçüləri olan bir açılışdan keçdikdə və ya eyni ölçülü maneələrlə qarşılaşdıqda difraksiya özünü daha aydın şəkildə göstərir. Dalğa mənbəyi, maneə və dalğaların müşahidə olunduğu yer arasında kifayət qədər böyük məsafələrdə böyük dəliklər və ya maneələrlə difraksiya hadisələri də baş verə bilər.

Huygens-Fresnel prinsipi.

Hüygens prinsipi əsasında difraksiya hadisəsinin keyfiyyətcə izahını vermək olar. Lakin Huygens prinsipi dalğaların yayılmasının bütün xüsusiyyətlərini izah edə bilməz. Dalğa hamamında müstəvi dalğaların yoluna geniş bir çuxur olan bir maneə yerləşdirək. Təcrübə göstərir ki, dalğalar çuxurdan keçir və şüanın orijinal istiqaməti boyunca yayılır. Çuxurdan gələn dalğalar başqa istiqamətlərə yayılmır. Bu, Huygensin prinsipinə ziddir, ona görə ikinci dərəcəli dalğalar ilkin dalğanın çatdığı nöqtələrdən bütün istiqamətlərdə yayılmalıdır.

Dalğaların yoluna geniş bir sədd çəkək. Təcrübə göstərir ki, dalğalar bir maneədən kənara yayılmır, bu da Huygens prinsipinə ziddir. Dalğaların maneələrlə qarşılaşması zamanı müşahidə olunan hadisələri izah etmək üçün 1815-ci ildə fransız fiziki Augustin Fresnel (1788-1827) Hüygensin prinsipini ikinci dərəcəli dalğaların koherensiyası və onların müdaxiləsi haqqında fikirlərlə tamamladı. Hüygens-Fresnel prinsipinə görə geniş dəliyin arxasında ilkin dalğanın şüa istiqamətindən uzaqda dalğaların olmaması dəliyin müxtəlif hissələrinin buraxdığı ikinci dərəcəli koherent dalğaların bir-birinə müdaxilə etməsi ilə izah olunur. Müxtəlif ərazilərdən gələn ikinci dərəcəli dalğalar üçün müdaxilə minimumlarının şərtlərinin yerinə yetirildiyi yerlərdə dalğalar yoxdur.

Dalğa polarizasiyası.

Interferensiya və difraksiya hadisələri

həm uzununa, həm də eninə dalğaların yayılması zamanı müşahidə olunur. Bununla belə, eninə dalğalar uzununa dalğalarda olmayan bir xüsusiyyətə malikdir - qütbləşmə xüsusiyyəti.

Qütbləşmiş dalğa bütün hissəciklərin eyni müstəvidə salındığı eninə dalğadır. Kauçuk kordonda müstəvi qütbləşmiş dalğa şnurun ucu bir müstəvidə salındıqda yaranır. Şnurun ucu müxtəlif istiqamətlərdə titrəyirsə, kordon boyunca yayılan dalğa qütbləşmir.

Bu dalğanın qütbləşməsi onun yoluna dar yarıq şəklində bir açılış ilə maneə qoymaqla əldə edilə bilər. Yuva yalnız onun boyunca baş verən şnurun titrəməsinə imkan verir. Buna görə də, yarıqdan keçdikdən sonra dalğa yarığın müstəvisində qütbləşir (şək. 229). Əgər müstəvi qütbləşmiş dalğanın yolunda daha da birinciyə paralel ikinci yarıq qoyularsa, dalğa ondan sərbəst keçir. İkinci yarığın birinciyə nisbətən 90° fırlanması şnurda dalğaların yayılması prosesini dayandırır.

Bir müstəvidə (birinci yarıq) meydana gələn bütün mümkün vibrasiyaları ayıran cihaza polarizator deyilir. Dalğanın qütbləşmə müstəvisini (ikinci yarıq) təyin etməyə imkan verən cihaz analizator adlanır.

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, təbii bir şüada təyyarənin istiqamətində hər zaman xaotik dəyişikliklər baş verir elektrik sahəsi. Buna görə də təbii şüanı iki qarşılıqlı perpendikulyar rəqsin cəmi kimi təsəvvür etsək, onda bu rəqslərin faza fərqinin də zamanla xaotik şəkildə dəyişməsini nəzərə almaq lazımdır.

§ 16-da izah edildi zəruri şərtdir müdaxilə əlavə rəqslərin uyğunluğudur. Bu vəziyyətdən və təbii şüanın tərifindən Araqonun qurduğu qütblü şüaların müdaxiləsinin əsas qanunlarından biri belə olur: əgər biz eyni təbii şüadan qarşılıqlı perpendikulyar qütbləşmiş iki şüa alırıqsa, onda bu iki şüa belə çıxır. uyğunsuzdur və gələcəkdə bir-birinə müdaxilə edə bilməz.

Bu yaxınlarda S.İ.Vavilov nəzəri və eksperimental olaraq göstərdi ki, bir-birinə mane olmayan təbii, zahirən əlaqəli görünən iki şüa mövcud ola bilər. Bu məqsədlə şüalardan birinin yolundakı interferometrdə o, qütbləşmə müstəvisini 90° döndərən “aktiv” maddəni yerləşdirdi (qütbləşmə müstəvisinin fırlanması § 39-da müzakirə olunur). Sonra təbii şüa rəqslərinin şaquli komponenti üfüqi, üfüqi komponenti isə şaquli olur və fırlanan komponentlər ikinci şüanın onlarla əlaqəli olmayan komponentləri ilə birləşir. Nəticədə, maddənin daxil olmasından sonra müdaxilə aradan qalxdı.

Kristallarda müşahidə olunan qütbləşmiş işığın müdaxiləsi hadisələrinin təhlilinə keçək. Paralel şüalarda müdaxilənin müşahidəsinin adi sxemi (şək. 140) kristal polarizatordan və a analizatorundan ibarətdir. Sadəlik üçün kristal oxunun şüaya perpendikulyar olması halını təhlil edək. Sonra

K kristalında polarizatordan çıxan müstəvi qütbləşmiş şüa qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə qütbləşmiş və eyni istiqamətdə, lakin müxtəlif sürətlə hərəkət edən iki koherent şüaya bölünəcək.

düyü. 140. Paralel şüalarda müdaxilənin müşahidəsi üçün qurğunun diaqramı.

Analizatorun və polarizatorun əsas müstəvilərinin iki istiqaməti daha çox maraq doğurur: 1) qarşılıqlı perpendikulyar əsas müstəvilər (keçid); 2) paralel əsas təyyarələr.

Əvvəlcə çarpaz analizator və polarizatoru nəzərdən keçirək.

Şəkildə. 141 OR polarizatordan keçən şüanın rəqs müstəvisini bildirir; -onun amplitudası; -kristalın optik oxunun istiqaməti; oxa perpendikulyar; OA analizatorun əsas müstəvisidir.

düyü. 141. Qütbləşmiş işığın müdaxiləsinin hesablanmasına doğru.

Kristal, sanki, baltalar boyunca titrəmələri və iki vibrasiyaya, yəni qeyri-adi və adi şüalara parçalayır. Qeyri-adi şüanın amplitudası a amplitudası və a bucağı ilə aşağıdakı kimi əlaqələndirilir:

Adi bir şüanın amplitüdü

Yalnız bərabərə proyeksiya

və X-in eyni istiqamətə proyeksiyası

Beləliklə, eyni müstəvidə qütbləşmiş, bərabər, lakin əks istiqamətli amplitudalı iki rəqs alırıq. İki belə salınımın əlavə edilməsi sıfır verir, yəni kəsişən polarizator və analizatorun adi vəziyyətinə uyğun gələn qaranlıq əldə edilir. Nəzərə alsaq ki, iki şüa arasında onların kristalda sürətlərinin fərqinə görə əlavə bir faza fərqi yaranmışdır ki, bu zamana qədər işarələdiyimiz nəticə amplitudanın kvadratı aşağıdakı kimi ifadə ediləcəkdir (I cild, § 64, 1959; əvvəlki redaksiyada § 74):

yəni, işıq iki çarpaz nikolun birləşməsindən keçir, əgər onların arasına kristal lövhə qoyularsa. Aydındır ki, ötürülən işığın miqdarı kristalın xüsusiyyətləri ilə əlaqəli faza fərqinin böyüklüyündən, onun iki qırılmasından və qalınlığından asılıdır. Yalnız halda və ya kristaldan asılı olmayaraq tam qaranlıq əldə ediləcək (bu, kristal oxunun əsas Nikol müstəvisinə perpendikulyar və ya paralel olduğu vəziyyətə uyğundur). Sonra kristaldan yalnız bir şüa keçir - ya adi, ya da qeyri-adi.

Faza fərqi işığın dalğa uzunluğundan asılıdır. Lövhənin qalınlığı dalğa uzunluğu (boşluqda) qırılma indeksi olsun

Budur adi şüanın dalğa uzunluğu və kristaldakı qeyri-adi şüanın dalğa uzunluğu. Kristalın qalınlığı nə qədər böyükdürsə və arasındakı fərq də bir o qədər böyükdür.Digər tərəfdən, dalğa uzunluğuna tərs mütənasibdir.Beləliklə, müəyyən bir dalğa uzunluğu üçün maksimuma uyğun gələnə bərabərdirsə (çünki bu halda o, birliyə bərabərdir), onda bir dalğa uzunluğu üçün 2 dəfə az , artıq bərabərdir, bu da qaranlıq verir (çünki bu halda sıfıra bərabərdir). Bu, ağ işıq nikolların və kristal lövhənin təsvir olunan birləşməsindən keçdikdə müşahidə olunan rəngləri izah edir. Ağ işığı meydana gətirən şüaların bir hissəsi sönmüşdür (bunlar sıfıra yaxın və ya cüt ədəddir, digər hissəsi keçərkən və

Tək ədədə yaxın olan şüalar ən güclü keçir. Məsələn, qırmızı şüalar keçir, lakin mavi və yaşıl şüalar zəifləyir və ya əksinə.

Formula daxil olduğundan aydın olur ki, qalınlığın dəyişməsi sistemdən keçən şüaların rənginin dəyişməsinə səbəb olmalıdır. Nikollar arasında bir kristal paz yerləşdirsəniz, qalınlığının davamlı artması nəticəsində pazın kənarına paralel olaraq görünüş sahəsində bütün rəngli zolaqlar müşahidə olunacaq.

İndi analizator fırlananda müşahidə olunan şəkilin nə olacağına baxaq.

İkinci nikolu elə çevirək ki, onun əsas müstəvisi birinci nikolun əsas müstəvisinə paralel olsun. Bu halda, Şek. 141 sətir eyni vaxtda hər iki əsas təyyarəni təsvir edir. Əvvəlki kimi

Amma proqnozlar

Eyni istiqamətə yönəlmiş iki qeyri-bərabər amplitüd alırıq. İki qırılma nəzərə alınmadan, bu vəziyyətdə nəticələnən amplituda sadəcə a-dır, çünki paralel polarizator və analizatorda olmalıdır. Kristalda yaranan faza fərqi nəzərə alınmaqla, , gətirib çıxarır aşağıdakı formula yaranan amplitudanın kvadratı üçün:

(2) və (4) düsturlarını müqayisə etdikdə görürük ki, yəni bu iki halda ötürülən işıq şüalarının intensivliklərinin cəmi düşən şüanın intensivliyinə bərabərdir. Buradan belə nəticə çıxır ki, ikinci halda müşahidə olunan nümunə birinci halda müşahidə edilən nümunəni tamamlayır.

Məsələn, monoxromatik işıqda çarpaz nikollar işıq verəcək, çünki bu vəziyyətdə paralel olanlar qaranlıq verəcəkdir, çünki ağ işıqda, əgər birinci halda qırmızı şüalar keçirsə, ikinci halda, nikol olduqda 90° fırlandıqda yaşıl şüalar keçəcək. Rənglərin əlavə olanlara bu dəyişməsi, xüsusən də çox təsirli olur

müxtəlif qalınlıqdakı parçalardan ibarət kristal lövhədə müxtəlif rənglər verən interferensiya müşahidə edilir.

İndiyə qədər, artıq qeyd etdiyimiz kimi, paralel şüalar şüasından danışırdıq. Şüaların birləşən və ya ayrılan şüasına müdaxilə ilə daha mürəkkəb vəziyyət yaranır. Fəsadın səbəbi şüanın müxtəlif şüalarının meylindən asılı olaraq kristalın müxtəlif qalınlığından keçməsidir. Biz burada yalnız ən sadə hal üzərində dayanacağıq, o zaman konusvari şüanın oxu kristalın optik oxuna paraleldir; onda yalnız ox boyunca hərəkət edən şüa qırılmaya məruz qalmır; oxa meylli qalan şüalar ikiqat sınma nəticəsində hər biri adi və qeyri-adi şüalara parçalanacaqlar (şək. 142). Aydındır ki, eyni meylli şüalar kristalda eyni yolları keçəcək. Bu şüaların izləri eyni dairədə yerləşir.

4.4.3 Biroxlu kristalların optik xassələri. Qütbləşmiş şüaların müdaxiləsi

Optik olaraq biroxlu kristallar ən sadə optik xüsusiyyətlərə malikdirlər ki, onlar da ən böyük praktik əhəmiyyətə malikdir. Buna görə də, bu ən sadə xüsusi halı vurğulamaq məntiqlidir.

Optik biroxlu kristallar, kristalın optik oxu adlanan müəyyən bir istiqamətə nisbətən fırlanma simmetriyasına malik olanlardır.

1. E və D elektrik vektorlarını optik ox boyunca E ║ və D ║ komponentlərinə və ona perpendikulyar olan E ┴ və D ┴ komponentlərinə parçalayaq. Sonra

D ║ = ε ║ E ║ və D ┴ , = ε ┴ E ┴ , burada ε ║ və ε ┴ sabitlərdir, kristalın uzununa və eninə dielektrik sabitləri adlanır. Optik olaraq biroxlu kristallara tetraqonal, altıbucaqlı və rombedral sistemlərin bütün kristalları daxildir. Kristalın və normalın optik oxunun yerləşdiyi müstəvi N dalğa cəbhəsinə kristalın əsas en kəsiyi deyilir. Əsas bölmə xüsusi bir təyyarə deyil, paralel təyyarələrin bütün ailəsidir.

İndi iki xüsusi halı nəzərdən keçirək.

Case 1. Vektor D kristalın əsas hissəsinə perpendikulyar. Bu halda D == D ┴ , və buna görə də D = ε ┴ E. Kristal özünü dielektrik sabiti ε┴ olan izotrop mühit kimi aparır. Onun üçün D = ε ┴ E Maksvell tənliklərindən alırıq D = -с/v H, H =с/v E və ya ε ┴ E = c/v H, H = -c/v E, harada v = v ┴ =v 0 c/√ ε ┴ .

Beləliklə, əgər elektrik vektoru əsas hissəyə perpendikulyardırsa, dalğa sürəti onun yayılma istiqamətindən asılı deyildir. Belə bir dalğa adi adlanır.

Case 2. Vektor D əsas bölmədə yerləşir. Vektordan bəri E də əsas bölmədə yerləşir (Şəkil 160), onda E = E n + E D , Harada E n - bu vektorun komponenti boyunca n, a E D - birlikdə D. From vektor məhsulu [nE ] komponenti E n düşür. Buna görə də formul H şəklində Maksvell tənliklərindən yazmaq olar H = s/v [nED ] . Aydındır ki E D = ED /D= (E ║ D ║ + E ┴ D ┴)/D = (D ║ 2ε ║ +D ┴ 2ε ┴) /D və ya E D = D (günah 2 α/ ε ║ + cos2α/ ε ┴ ) = D(n ┴ 2/ ε ║ + n ║ 2/ ε ┴ ), Harada α - optik ox ilə normal dalğa arasındakı bucaq.

Təyinatı daxil etsəniz 1/ε = (n ┴ 2/ ε ║ + n ║ 2/ ε ┴ ), nəticə verəcəkdir D = εED, və biz əlaqələrə çatırıq εED = с/v H, H =с/v ED,əvvəllər əldə edilmiş münasibətlərlə formal olaraq eynidir. Böyüklüyün rolu ε ┴ indi onun üçün yenicə alınmış ifadə ilə təyin olunan ε kəmiyyəti oynayır. Buna görə normal dalğa sürəti ifadə ilə müəyyən ediləcək v = c/√ ε = c√ (n ┴ 2/ ε ║ + n ║ 2/ ε ┴ . Dalğanın normal istiqamətində dəyişməsi ilə dəyişir n. Bu səbəbdən elektrik vektoru kristalın əsas hissəsində yerləşən dalğa qeyri-adi adlanır.

"Optik ox" termini kristaldakı hər iki dalğanın eyni sürətlə yayıldığı düz xətti təyin etmək üçün təqdim edilmişdir. Kristalda iki belə xətt varsa, kristal optik biaxial adlanır. Optik oxlar bir-biri ilə üst-üstə düşürsə, bir düz xəttə birləşirsə, kristal optik biroxlu adlanır.

2. Kristallarda Maksvell tənlikləri xətti və bircins olduğundan, ümumi halda, kristala izotrop mühitdən daxil olan dalğa kristalın daxilində iki xətti qütbləşmiş dalğaya bölünür: elektrik induksiya vektoru perpendikulyar olan adi dalğa. əsas hissəyə, fövqəladə isə vektor elektrik induksiyası əsas hissədə yerləşir. Bu dalğalar kristalda müxtəlif istiqamətlərdə və müxtəlif sürətlə yayılır. Optik oxun istiqamətində hər iki dalğanın sürətləri üst-üstə düşür ki, istənilən qütbləşmə dalğası bu istiqamətdə yayıla bilər.

Yansıma və qırılmanın həndəsi qanunlarını çıxarmaq üçün istifadə etdiyimiz bütün arqumentlər hər iki dalğaya aiddir. Lakin kristallarda onlar işıq şüalarına deyil, dalğa normalarına istinad edirlər. Əks olunan və hər iki sınmış dalğanın dalğa normaları düşmə müstəvisində yerləşir. Onların istiqamətləri rəsmi olaraq Snell qanununa tabedir sinφ/sinψ ┴ = n ┴ , sinφ/sinψ ║ = n ║ , Harada n ┴ Və n ║ - adi və qeyri-adi dalğaların sındırma göstəriciləri, yəni. n ┴ = c/v ┴ = n 0 , n ║ = c/v ║ = (n ┴ 2/ ε ║ + n ║ 2/ ε ┴ )-1/2 . Onlardan n ┴ = n 0 asılı deyil, amma n ║ : düşmə bucağından asılıdır. Sabit n v kristalın adi sınma əmsalı adlanır. Qeyri-adi dalğa optik oxa perpendikulyar yayıldıqda ( n ┴ = 1, n ║ = 0), n ║ = √ε ║ = n e . Ölçü P e kristalın qeyri-adi sınma əmsalı adlanır. Onu sındırma göstəricisi ilə qarışdırmaq olmaz n ║ qeyri-adi dalğa. Böyüklük n e daimi var və n ║ - dalğanın yayılma istiqamətinin funksiyası. Dalğa optik oxa perpendikulyar yayıldıqda dəyərlər eynidir.

3. İndi ikiqat qırılmanın mənşəyini başa düşmək asandır. Fərz edək ki, biroxlu kristaldan düzəldilmiş müstəvi-paralel lövhəyə müstəvi dalğa düşür. Lövhənin birinci səthində sındıqda, kristalın içindəki dalğa adi və qeyri-adi olaraq bölünəcəkdir. Bu dalğalar qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə qütbləşir və plitə daxilində müxtəlif istiqamətlərdə və müxtəlif sürətlə yayılır. Hər iki dalğanın dalğa normaları düşmə müstəvisində yerləşir. Adi bir şüa, onun istiqaməti normal dalğanın istiqaməti ilə üst-üstə düşdüyündən, həm də düşmə müstəvisində yerləşir. Ancaq qeyri-adi şüa, ümumiyyətlə, bu müstəvidən çıxır. Biaxial kristallar vəziyyətində adi və qeyri-adi dalğalara bölünmə mənasını itirir - kristalın içərisində hər iki dalğa "qeyri-adi" olur. Kırılma zamanı hər iki dalğanın dalğa normaları, təbii ki, düşmə müstəvisində qalır, lakin hər iki şüa, ümumiyyətlə, onu tərk edir. Əgər hadisə dalğası diafraqma ilə məhdudlaşarsa, o zaman boşqab iki işıq şüası əmələ gətirəcək, əgər boşqab kifayət qədər qalın olarsa, məkan olaraq ayrılacaq. Lövhənin ikinci sərhəddində sındıqda, ondan gələn şüaya paralel olaraq iki işıq şüası çıxacaq. Onlar qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə xətti qütbləşəcəklər. Əgər hadisə işığı təbiidirsə, onda həmişə iki şüa çıxacaq. Əgər düşən işıq əsas hissənin müstəvisində və ya ona perpendikulyar olaraq xətti qütbləşərsə, onda ikiqat sınma baş verməyəcək - ilkin qütbləşməni saxlayaraq, lövhədən yalnız bir şüa çıxacaq.

İkiqat sınma işıq normal olaraq boşqaba düşəndə ​​də baş verir. Bu zaman qeyri-adi şüa qırılmaya məruz qalır, baxmayaraq ki, dalğa normalları və dalğa cəbhələri sınmır. Adi bir şüa şüası sındırılmır. Lövhədəki fövqəladə şüa əyilir, lakin ondan çıxanda yenidən orijinal istiqamətə gedir.

Təbii işıqdan iki qırılma nəticəsində yaranan adi və qeyri-adi şüalar ardıcıl deyil. Eyni qütbləşmiş şüadan yaranan adi və qeyri-adi şüalar koherentdir. İki belə şüadakı salınımlar bir qütbləşdirici cihazdan istifadə edərək eyni müstəviyə gətirilərsə, şüalar adi şəkildə müdaxilə edəcəkdir. Əgər iki koherent müstəvi qütblü şüada salınmalar qarşılıqlı perpendikulyar istiqamətdə baş verirsə, onda onlar iki qarşılıqlı perpendikulyar salınım kimi toplanaraq elliptik təbiətli salınımları həyəcanlandırırlar.

Elektrik vektorunun zamanla dəyişdiyi və sonu ellipsi təsvir etdiyi işıq dalğalarına elliptik qütblü deyilir. Müəyyən bir vəziyyətdə, bir ellips bir dairəyə çevrilə bilər və sonra bir dairədə qütbləşmiş işıqla məşğul oluruq. Dalğada maqnit vektoru həmişə elektrik vektoruna perpendikulyardır və baxılan tip dalğalarda da zamanla elə dəyişir ki, onun sonu ellipsi və ya dairəni təsvir edir.

Elliptik dalğaların meydana gəlməsi halını daha ətraflı nəzərdən keçirək. Optik oxu sındırma səthinə paralel olan biroxlu kristaldan hazırlanmış lövhəyə normal olaraq şüalar şüası düşdükdə, adi və qeyri-adi şüalar eyni istiqamətdə, lakin müxtəlif sürətlə yayılır. Qütbləşmə müstəvisi boşqabın əsas hissəsinin müstəvisi ilə sıfırdan fərqli bucaq əmələ gətirən belə bir boşqabın üzərinə müstəvi qütbləşmiş şüa düşsün. π/2. Sonra lövhədə həm adi, həm də qeyri-adi şüalar görünəcək və onlar əlaqəli olacaqdır. Plitədə onların meydana gəlməsi anında aralarındakı faza fərqi sıfırdır, lakin şüalar lövhəyə nüfuz etdikcə bu, artacaq. Kırılma göstəriciləri arasındakı fərq n0-ne və kristal nə qədər qalın olarsa l.Əgər boşqab qalınlığı belə seçilir ∆ = kπ, Harada k tam ədəddir, onda hər iki şüa boşqabdan ayrılaraq yenidən müstəvi qütbləşmiş şüa çıxaracaq. At k, cüt ədədə bərabər, onun qütbləşmə müstəvisi lövhəyə düşən şüanın qütbləşmə müstəvisi ilə üst-üstə düşür; k tək olduqda, lövhədən çıxan şüanın qütbləşmə müstəvisi lövhəyə düşən şüanın qütbləşmə müstəvisinə nisbətən π/2 fırlanacaq (Şəkil 4.53). Faza fərqinin bütün digər dəyərləri üçün Δ, plitədən çıxan hər iki şüanın salınımları əlavə edərək, elliptik bir salınım verəcəkdir. Əgər ∆ = 2k+1)π/2 onda ellipsin oxları adi və qeyri-adi şüalardakı rəqslərin istiqamətləri ilə üst-üstə düşəcək (Şəkil 4.54). Müstəvi qütbləşmiş şüanı dairəvi qütbləşmiş şüaya çevirə bilən ən kiçik boşqab qalınlığı ( ∆ = π/2), bərabərliyi ilə müəyyən edilir π/2 = 2πl/λ (n 0 -n e ), haradan alırıq: l = λ/ 4(n 0 -n e )

Belə bir lövhə adi və qeyri-adi şüalar arasında bərabər yol fərqi verəcəkdir λ/4, buna görə də qısaca dörddəbir dalğa rekordu adlanır. Aydındır ki, dörddəbir dalğalı lövhə yalnız verilmiş dalğa uzunluğunun işığı üçün hər iki şüa arasında λ/4-ə bərabər yol fərqi verəcəkdir. λ. Digər dalğa uzunluqlarının işığı üçün, bir qədər fərqli bir yol fərqi verəcəkdir λ/4, həm l-in λ-dan birbaşa asılılığına, həm də asılılığına görə λ sındırma indeksi fərqləri ( n 0 -n e ). Aydındır ki, dörddəbir dalğalı lövhə ilə yanaşı, “yarımdalğalı” lövhə, yəni adi və qeyri-adi şüalar arasında yol fərqi yaradan lövhə də istehsal etmək mümkündür. λ/2, faza fərqi nəyə uyğundur? π . Belə bir lövhə, müstəvi qütbləşmiş işığın qütbləşmə müstəvisini fırlatmaq üçün istifadə edilə bilər π/2. Göstərildiyi kimi, λ/4 lövhəsindən istifadə edərək, müstəvi qütbləşmiş şüa elliptik və ya dairəvi qütbləşmiş şüaya çevrilə bilər; əksinə, elliptik qütbləşmiş və ya dairəvi qütbləşmiş şüadan λ/4 plitəsindən istifadə edərək müstəvi qütbləşmiş işıq əldə etmək olar. Bu hal elliptik qütbləşmiş işığı qismən qütbləşmiş işıqdan və ya dairəvi qütbləşmiş işığı təbii işıqdan ayırmaq üçün istifadə olunur.

Elliptik qütbləşmiş işığın bu analizi bir boşqab istifadə edərək həyata keçirilə bilər λ/4 Faza fərqi ilə müxtəlif amplitüdlü iki qarşılıqlı perpendikulyar salınımın əlavə edilməsi nəticəsində elliptik qütbləşmə baş verdikdə π/2. Faza fərqi olan iki qarşılıqlı perpendikulyar rəqsin əlavə edilməsi nəticəsində elliptik qütbləşmə baş verərsə ∆≠π/2, onda belə işığı müstəvi qütbləşmiş hala çevirmək üçün ∆ ilə cəmində faza fərqini verən ∆" əlavə faza fərqini tətbiq etmək lazımdır. π (və ya 2kπ). Bu hallarda boşqab yerinə λ/4 faza fərqinin istənilən qiymətini almağa imkan verən kompensatorlar adlanan cihazlardan istifadə edilir.

Qütbləşmiş şüaların müdaxiləsi– koherent qütbləşmiş işıq vibrasiyaları əlavə edildikdə baş verən hadisə.

Optik oxa paralel olan kristal lövhənin üzünə təbii işığın normal düşməsi ilə adi və qeyri-adi şüalar ayrılmadan, lakin müxtəlif sürətlə yayılır. Plitədən qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə qütbləşmiş iki şüa çıxacaq, onların arasında optik fərq tərəqqi

və ya faza fərqi

burada boşqabın qalınlığı və vakuumda işığın uzunluğu. Kristal plitədən çıxan şüaların yoluna bir polarizator yerləşdirsəniz, polarizatordan keçdikdən sonra hər iki şüanın rəqsləri eyni müstəvidə yatacaq. Ancaq onlar müdaxilə etməyəcəklər, çünki onlar bir mənbədən işığın bölünməsi ilə əldə edilmiş olsalar da, əlaqəli deyillər. Adi və qeyri-adi şüalar ayrı-ayrı atomların yaydığı müxtəlif dalğa qatarlarına aid vibrasiyaları ehtiva edir. Əgər müstəvi qütbləşmiş işıq kristal lövhəyə yönəldilirsə, onda hər qatarın vibrasiyası eyni nisbətdə adi və qeyri-adi şüalar arasında bölünür, beləliklə, yaranan şüalar koherent olur.

Qütbləşmiş şüaların interferensiyasını xətti qütbləşmiş işıq (təbii işığın qütbləşdiricidən keçməsi nəticəsində əldə edilən) kristal lövhədən keçdikdə müşahidə oluna bilər, oradan şüa iki koherent, qütblüyə bölünür.

şüanın qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərində. Kristal lövhə adi və qeyri-adi şüaların uzlaşmasını təmin edir və əlaqəyə görə onlar arasında faza fərqi yaradır (6.38.9).

Qütbləşmiş şüaların müdaxilə sxemini müşahidə etmək üçün şüalardan birinin qütbləşmə müstəvisini digər şüanın qütbləşmə müstəvisi ilə üst-üstə düşənə qədər fırlatmaq və ya hər iki şüadan eyni rəqs istiqamətinə malik komponentləri təcrid etmək lazımdır. Bu, şüaların salınımlarını bir müstəvidə azaldan polarizatordan istifadə etməklə həyata keçirilir. Ekranda müdaxilə nümunəsi müşahidə oluna bilər.

Nəticədə meydana gələn rəqsin intensivliyi, burada polarizatorun müstəvisi ilə kristal plitənin optik oxu arasındakı bucaq, polarizatorların müstəviləri arasındakı bucaqdır və sistem vasitəsilə ötürülən işığın intensivliyi və rəngi dalğa uzunluğundan asılıdır. . Polarizatorlardan biri fırlananda müdaxilə nümunəsinin rəngi dəyişəcək. Lövhənin qalınlığı müxtəlif yerlərdə eyni deyilsə, ekranda rəngarəng bir şəkil müşahidə olunur.

Tələbələrin özünü hazırlamaq üçün test sualları:

1. İşığın dispersiyası nədir?

2. Prizmadan və difraksiya barmaqlığından istifadə etməklə alınan spektrləri hansı xüsusiyyətlərinə görə ayırmaq olar?

3. Təbii işıq nədir? təyyarə qütbləşdi? qismən qütbləşmiş işıq?

4. Brewster qanununu tərtib edin.

5. Optik anizotrop biroxlu kristalda iki qırılmanın səbəbi nədir?

6. Kerr effekti.

Ədəbi mənbələr:

1. Trofimova, T.İ. Fizika kursu: dərslik. Universitetlər üçün dərslik / T.I. Trofimova. – M.: AKADEMİYA, 2008.

2. Savelyev, İ.V. Ümumi fizika kursu: dərslik. kolleclər üçün dərslik: 3 cilddə / I.V. Savelyev. – SPb.: Xüsusi. işıqlandırılmış, 2005.