Andijon davlat universiteti fizika kafedrasi «amaliy optika»

Ishning maqsadi: Difraksiya hodisasini o’rganish va difraksion panjara yordamida yorug’likning to’lkin uzunli­gini aniqlash.
ISH HAQIDA NAZARIY TUSHUNCHA
Yorug’likning elastik to’lqinlarga xos xususiyatlarga ega ekanligini Gyuygens-Frenel va tabiatan elektromagnit to’lqinlar bilan aynan bir ekanligini Maksvell ko’rsatib berdi.
Elektromagnit to’lkinlarning to’lqin uzunligi shka­lasida ko’zga ko’rinuvchi yorug’lik to’lqini uzunligi 4000 bilan 8000 orasida yotadi. Yorug’likning to’lqin tabiatiga ega ekanligi tufayli unda ham interferensiya, ham di­fraksiya hodisalarini kuzatish mumkin.
Yorug’lik difraksiyasi hodisasini juda ko’p usullar bi­lan kuzatish mumkin. Bitta tirqishdan bo’ladigan difraksiya ulardan biridir. Agar tirqish yetarli darajada tor bo’lsa, difraksiyani kuzatish uchun tirqishdan chiqqan nur­larni linza bilan uning fokus tekisligiga o’rnatilgan ek­ranga to’plash lozim bo’ladi. Bitta tirqishdan hosil bo’ladigan difraksion manzara 18-rasmda tasvirlangan.

a) b)
18 - rasm
Difraksion manzaradagi maksimumlar interferensiya natijasida tirqish yuzidagi to’lqin frontining turli nuqtalaridan keluvchi bir xil fazadagi yorug’lik to’lqinlarining qo’shilib kuchayishidan, minimumlar esa qarama-qarshi fazadagi to’lqinlar qo’shilib susayishidan hosil bo’ladi. Agar yorug’lik yo’liga difraksion panjara qo’yilsa, difraksiya ancha aniqroq namoyon bo’ladi. Difrak­sion panjara ko’p sondagi bir-biridan bir xil uzoqlikda yotuvchi bir xil kenglikdagi tirqishlar sistemasidan ibo­ratdir. Bu tirqishlar bir yoki turli tekisliklarda yoti­shi mumkin. Panjaralarning asosiy qonuniyatlari, bir tekislikda joylashgan yassi panjaralardagi difraksion hodisalarni ko’rishda juda yaqqol kuzatiladi. Bu yerda to’lqin frontidagi ko’p nurli interferensiya aniq ko’zga tashlanadi. Agar ikki tirqish orasidagi to’siq kengligi a, tirqishning kengligi b bo’lsa, ularning yig’indisi a+b=d panjara doimiysi (davri) deyiladi. Panjaraga tushayotgan nur yo’nalishi bilan spektrdagi biror rangli yo’l hosil bo’ladigan yo’nalish orasidagi burchak, yorug’likning to’lqin uzunligi, spektrning tartib nomeri m va panjara davri orasidagi bog’lanish quyidagicha bo’ladi:
(8-1)
Agarda, , d, m lar ma’lum bo’lsa, (8-1) formuladan is­talgan rangdagi nurning to’lqin uzunligini hisoblash mum­kin. (8-2)
(8-2) dan kelgusida har ikkala mashqni bajarishda foydalanamiz. Bu laboratoriya ishining 1-mashqida dara­jalangan ekran va lazer yordamida yorug’likning to’lqin uzunligi juda sodda usulda aniqlanadi.

ASBOBNING TAVSIFI

Bu mashqda qo’llaniladigan asbobning sxemasi 19-­rasm(chizma)da keltirilgan. M yorug’lik manbai (lampa yoki lazer)dan chiqqan nurlar proyeksion sistema orqali "DP" - difraksion panjaraga normal holda kelib tushadi. Manba sifatida lazer ishlatilganida esa, S sistema (filtr)ga extiyoj bo’lmaydi. U holda E - ekranda difraksion manzara hosil bo’ladi. Difraksion panjaradan ekrangacha bo’lgan masofa l, birinchi tartibli bir xil rangdagi spektr orali­g’i b bo’lsin. l>>b bo’lganda, (8-1) formuladagi ni ga almashtirish mumkin. Bu holda 19-rasmdan quyidagi tenglik kelib chiqadi:

(8.3)

19 - rasm
(8-2) va (8-3) ifodalardan yorug’lik nuri to’lqin uzunli­gi uchun quyidagi tenglikka ega bo’lamiz:
(8.4)
2-mashqda esa goniometr yordamida yorug’lik to’lqini uzunligi aniqlanadi. Goniometr tuzilishi va ishlash prin­sipi bilan 6-laboratoriya ishining tavsifi orqali bataf­silroq tanishishingiz mumkin. Bu usulda hosil qilinadigan di­fraksiyani kuzatish uchun 20-rasmda ko’rsatilganidek gonio­metr stolchasiga "DP" difraksion panjara o’rnatib oli­nadi.

20-rasm
Rasmda M yorug’lik manbai, L₁- kondensor linzasi, uning yordamida difraksion spektrografning tirqishi yoritib turiladi. Bu tirqish K kollimatorning L₂ linzasi fokusida turadi. Tirqishning har bir nuqtasidan kelayotgan yorug’lik kollimatordan chiqishda parallel nurlar dastasiga aylanib, T stolchaga o’rnatilgan DP panjaraga tushadi. Panjarada difraksiyalangan yorug’lik parallel nurlar dastalaridan iborat bo’lib, F fotokameraning L₃ ob’ektiviga tushadi va fokal tekislikda to’planadi. U yerda monoxromatik nurlarda S tirqishning S₁, S₂ tasvirlari hosil bo’ladi. Bunday tasvirlar to’plami M manbadan nur­lanayotgan yorug’lik spektrini tashkil qiladi. Uni F tekis­likda fokuslangan okulyar yordamida ham kuzatish mumkin.

1-mashq. Darajalangan ekran va difrakson panjara yordamida yorug’likning to’lqin uzunligini aniqlash