Difraksion panjara yordamida yurug’lik to’lqin uzunligini aniqlash

Aim.Uz

laboratoriya ishi №
DIFRAKSION PANJARA YORDAMIDA
YORUG’LIK NURINING TO’LQIN UZUNLIGINI ANIQLASH
laboratoriya ishi №

DIFRAKSION PANJARA YORDAMIDA YORUG’LIK

NURINING TO’LQIN UZUNLIGINI ANIQLASH

Ishning maqsadi: Difraksion panjara yordamida yorug’lik nurining to’lqin uzunligini aniqlash.

Kerakli asbob va jihozlar: yorug’lik manbai, difraksion panjara, darajalangan ekran, darajalangan taglik.
Nazariy muqaddima

Yorug’lik nuri elektromagnit to’lqin bo’lib, uning zarrasi foton deyiladi. Yorug’lik oqimining zarralari ham to’lqin tabiatiga egaligidan u elektromagnit to’lqin qonunlariga bo’ysunadi. Yorug’lik nurining elektromagnit to’lqinlardek sinishi, qaytishi, moddalardan o’tishi, ularda yutilishi, difraksiyasi va interferensiyasini kuzatish mumkin. Nur dastasi yitti xil ko’zga ko’rnadigan va ko’zga ko’rinmaydigan infra qizil hamda ultirabinafsha nurlardan tashkil topgan. Oq yoro’g’lik oqimi faqat ko’zga ko’rinadigan yitti xil rangda tovlanuvchi nurlardan iborat bo’lib, uning to’lqin uzunligi  = (4-8)10^-7 m orqlig’ida yotadi. Yorug’lik nurida kuzatiladigan ko’pgina xodisalarni to’lqin nazariyasi asosida tushintirish mumkin. Yorug’likning kvant xossalariga tayangan holda har bir yoro’g’lik hodisalari tahlil qilinsa, to’g’ri va aniq javoblar topiladi.

Gyuygens-Frenel tamoyiliga muvofiq, har bir to’lqinning oldingi fronti undan keyingi fazo uchun ikkilamchi to’lqin manbai bo’la oladi. Shuning uchun yoro’g’lik yo’liga o’ta kichik (ko’zga ko’rinmay-digan) tirqishchalarnii joylashtirganimizda uning ortidan vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydigan fazalar farqiga ega bo’lgan ikkilamchi to’lqinlarni hosil qilishimiz mumkin. Bunday vazifani bajaruvchi asboblargani difraksion panjara deyiladi. Difraksion panjara yordamida yoro’g’lik nurining to’lqin uzunliklarini aniqlash mumkin. Faraz qilaylik, yoro’g’lik nuri oqimi yo’liga uchta tirqish qo’yilgan bo’lsin. Bu tirqishlar uta tor bo’lganligidan, ular ikkilamchi to’lqin manbai bo’la oladi

L 1-rasm. S-yorug’lik manbai, T-tor teshikli to’siq, L1 va L2 – linzalar, DP-difrak-sion panjara, E-ekran, M-birinchi maksimum, h-ikki difraksion maksi-mumlar orasidagi masofa.

(1-rasm). Bir xil fazadagi to’lqinlarning o’tgan yo’llari uzunligida farq bo’lsa, juft yoki toq yarim to’lqin uzunligidagi to’lqinlarning qo’shilishidan, ekranda oq va qora yo’llar paydo bo’ladi. Bunday tasvir yoro’g’lik to’lqinining interferensiyasi hisobiga paydo bo’ladi. Masalan, birinchi tirqishdan chiqqan nur linzadan o’tish jarayonida, unda sinib O nuqtaga tushadi. Yoro’g’likning o’tgan yo’li uzunligi d₁ bo’lsin. Xuddi shunday ikkinchi va uchunchi tirqishlardan o’tgan nurlar ham linzadan o’tib, so’ngra O nuqtaga tushadi. Ularning o’tgan yullari uzunligi d₂ va d₃ bo’lsin. U holda nurlarning o’tgan yo’llari uzunliklari ayirmasi d₂-d₁=d yoki d₃-d₁=d ga teng bo’ladi.
Demak, yoro’g’likning o’tgan yo’llari uzunliklari farqi d toq yoki juft yarim to’lqin uzunligiga teng bo’lganida ekranda qora va oq rangdagi polasalar, ya’ni yo’l-yo’l chiziqlar hosil bo’ladi.
d₂ – d₁ = 2k = k - juft yarim to’lqin uzunligiga (1)
yoki d₃ - d₁ = (2k + 1) - toq yarim to’lqin uzunligiga teng bo’lishi (2)
mumkin.
O’zaro qo’shilgan to’lqinlarning yo’llar farqi yarim to’lqin uzunligidan juft son marta katta bo’lganida ekranda oq rangli yo’llar (interferenson markazning maksimumlari) hosil bo’’ladi. Xuddi shunday, yo’llar farqi yarim to’lqin uzunligidan toq son marta katta bo’lganida to’lqinlarning qo’shilishidan ekranda qora rangli yo’llar (interferension minimum) kuzatiladi.
Ekranda hosil bo’luvchi k tartibli maksimumni ko’zataylik. Bu maksimum M nuqtada hosil bo’layotgan bo’lsin (1-rasm). O nuqtada esa interferension manzaraning nolovoy maksimumi joylashadi. U holda OM = h masofa nolovoy maksimumdan k tartibli maksimumgacha bo’lgan masofa. Difraksion panjaradan ekrangacha bo’lgan masofa L ga teng. NOM uchburchakdan quyidagi munosabatni yozishimiz mumkin:
h = Ltg, (3)
bunda  - NM va NO nurlar orasidagi masofa. M nuqtada interferension maksimum bo’lganligi uchun bu nuqtaga tushuvchi ikki qo’shni tirqishlardan chiqqan nurlar yo’llari farqi to’lqin uzunligiga karralidir, ya’ni d = k ga teng. Difraksion panjarada bir tirqishdan qo’shni tirqishgacha bo’lgan masofa difraksion panjara doimiysi deyiladi, bu kattalikni b harfi bilan belgilaylik. U holda nurlar yo’llar farqi quyidagiga teng bo’ladi:
d = bsin. (4)
Uncha katta bo’lmagan burchaklarda sin  tg ekanligini e’tiborga olib (3) va (4) munosabatlarga asosan quyidagi tenglikni yozamiz:
d = b (5)
Interferension maksimum sharti d = k ga asosan yorug’lik nury to’lqin uzunligini hisoblash formulasini yozishimiz mumkin:
(6)