Жарық жылдамдығын өлшеудің лабороториялық әдістері.

Transcript

1 Жарық толқындары

2 Жарық жылдамдығы Жарық жылдамдығын алғаш рет 1676 жылы дат ғалымы О.Рёмер өлшеді. Ол күн жүйесіндегі ең үлкен Юпитер планетасы серіктерінің тұтылуын бақылады. Юпитердің 10 серігі бар, ең жақын Ио серігін бақылады. Ол Ионың Юпитер алдынан қалай өткенін, содан кейін оның көлеңкесіне кіріп, көзден қалай ғайып болғанын көрді. Содан соң ол лезде жарық еткен шам тәрізденіп, қайта көрінді. Осы екі от алудың уақыт аралығы 42 сағ. 28 минутқа тең болып шықты.

3 Жарық жылдамдығын өлшеудің лабороториялық әдістері. Жарық жыдамдығын лабороториялық әдіспен 1849 жылы алғаш рет өлшеген француз физигі И. Физо. Тәжірибеде жарық көзі-нен шыққан жарық линза арқылы өтіп, жартылай мөлдір пластинаға түседі. Пластинадан шағылған соң доңғалақтың тістерінің арасына бағытталады. Тістердің арасынан өтіп, бірнеше км арақашықтағы айнаға түсірілді. Қайтадан доңғалақ тістердің ортасынан өтуі тиіс. Доңғалақ айналған кезде, айнадан шағылған жарық көрінетін болды. Қайта айналып келіп, айнаға шағыоады. Осы уақыт ішінде ара қашықтығын тапты. Ара қашықтық 8,6 км-ге тең, ал жарық жылдамдығының мәні км/с болған.

4 Гюйгенс принципі. Толқындардың шағылу заңы. Жарықтың шағылу және сыну заңдарын толқындардың жай-күйін сипаттайтын ортақ бір принциптен шығарып алуға болады. Бұл прин- ципті алғаш Христиан Гюйгенс ұсынған.

5 Гюйгенс принципі. Толқындардың шағылу заңы. Гюйгенс принципі бойынша ортаның ұйтқу барып жеткен әрбір нүктесі екінші реттік толқындардың көзі болып шығады. Егер фазалары тең бет жазық болса, онда толқын жазық толқын деп аталады. Түскен шағылдырушы бетке түсу нүктесінде жүргізілген перпендикуляр арасындағы α бұрышы түсу бұрышы деп аталады. Шағылдырушы бетке перпендикуляр мен шағылған сәуле арасындағы γ бұрышы шағылу бұрышы деп аталады. Шағылу бұрышы түсу бұрышына тең: α = γ Түскен сәуле, шағылған сәуле, және түсу нүктесіне тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады. Бұл екі тұжырым жарықтың шағылу заңы болып табылады.

6 Жарықтың сыну заңы Түскен сәуле сынған сәуле және түсу нүктесіне тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады. Осы айтылған ұйғарым мен түсу бұрышының синусының сыну қатынасы екі орта үшін де тұрақты шама болатын дейтін теңдеуді біріктіргенде жарықтың сыну заңын береді. CB = υ 1 t = AB sin α. AD = υ 2 t = AB sin β.

7 Толық шағылу α α болғанда не шығар еді, байқап көрейік. Жарық екі ортаның шекарасына түскенде жарық сәулесінің, жарым жартысы сынады, ал жарым жартысы одан шағылады. Сонда α > α болғанда жарықтың сынуы мүмкін емес. Олай болса, жарық толық шағылуы тиіс. Бұл құбылысты жарықтың толық шағылуы деп айтады. Су ішінде оның бетіне жақын орналасқан, жарық көзінен шыққан шоқ сәулелер кескінделген. Жарықтың көбірек интенсивтігіне сәйкес келетін сәулені кескіндейтін сызық суретте жуан сызықтармен көрсетілген. sin α = υ² = 1 sinα = 1 sin β υ¹ n n Бұл теңдіктен α толық шағылудың шекті бұрышының мәнін табуға болады. Су үшін (n = 1,33), ол ке тең

8 Жарықтың дисперсиясы Ньютон мынадай жеті түсті бөліп алды: күлгін, көк, көгілдір, жасыл, сары, қызғылт сары және қызыл. Түсті жолақтың өзін Ньютон спектр деп атады. Ең көп сынатын күлгін сәулелер, барлығынан аз сынатын қызыл сәулелер. Жарықтың сыну көрсеткішінің жарық түсіне тәуелділігін Ньютон дисперсия деп атады. Дисперсия деп жарықтың сыну көрстекішінің тербеліс жиілігіне тәуелділігін айтады.

9 Механикалық толқындардың интерференциясы Кеңістіктің әр түрлі қорытқы тербелістер амплитудаларының уақыт жөнінен тұрақты таралу тіртібі орнайтындай болып, екі толқынның қосылуы интерференция деп аталады. Егер ортаның берілген нүктесіндегі тербелістерді қоздыратын екі толқынның жол айырмасы бүтін санды толқын ұзындықтарына тең болса, онда әлгі нүктедегі тербеліс амплитудасы максимал болады: d = k λ

10 Механикалық толқындардың дифракциясы Толқындардың түзу сызықты таралу-лардан ауытқуы, толқындардың бөгет-терді орағытып өтуі дифракция деп аталады.