Mavzu-8. Kogerentlik.
Reja.
1.
Kogerent to’lqinlar.
2.
To’lqinlar tizmasi.
3.
Kogerentlik masofa.
4. Kogerentlik vaqti.
5. Frenel kuzgulari.
6. Frenel biprizmasi.
YUng tajribasida
1
va
2
tirkishlaridan chiqayotgan yorug’lik to’lqinlarining
ustma-ust
tushishi natijasida yorug’lik interferenciyasi ro’y beradi. Boshqacha aytganda,
1
va
2
tirkishlar yorug’lik manbalari vazifasini o’taydi. U holda quydagi savol tug’iladi, хonada ikki
elektr lampa yorug’lik tarqatib turgan bulsa, хonaning yoritilgan sohalardagi yorug’lik intensivligi
ayrim lampalar tufayli vujudga keluvchi intensivliklar yig’indisiga teng bo’ladi, yani yorug’lik
intensivligining maksimum va minumumlari kuzatilmaydi. Buning sababi nimada?
YUng tajribasini muhokama qilayotganimizda
1
va
2
tirkishlardan tarqalgan yorug’lik
to’lqinlarining chastotalari bir хil, fazalarning farqi esa o’zgarmas deb hisoblaganimizni eslaylik.
Bu shartlar bajarilganda qo’shiluvchi yorug’lik to’qinlar kogerent to’lqinlar deyiladi (18-rasm)
Kogerent yorug’lik to’lqinlar ustma-ust tushgandagina turg’un
interferencion manzara
kuzatiladi. Tabiiy yorug’lik manbalari esa (hususan, yonib turgan elektor lampasi ham) kogerent
bulmagan to’lqinlar nurlantiradi. Haqiqatdan, tabiiy manbalar sochayotgan atomlar
nurlanishlarining yig’indisidan iborat. Har bir atom boshqa atomlarga bog’liq bo’lmagan holda
nurlanish chiqaradi. Alohida atomning nurlanish chiqarish vaqti 10
-8
sek lar chamasi davom etadi.
Bu vaqt davomida atom chiqargan nurlanish (yani elektromagnit to’lqin) bir qator dunglik va
botiqliklardan iborat bo’ladi. Uni to’lqinlar tizmasi deb ataydlik. To’lqinlar tizmasining uzunligini
(18-rasmda
L deb belgilangan) topish uchun yorug’lik to’lqinning tezligi
c
ni
atomning nurlanish
vaqti
8
10
sek.ga kupaytiramiz.
м
3
сек
10
с
/
м
10
3
ct
L
8
8
(1)
YOrug’lik manbaydagi atomlar holotik ravishda ''chakiab'' va ''uchib'' turadi. SHuning uchun
turli atomlar tomonidan chiqarilgan to’lqin tizmalarining chastotalarini, amplutudalari va
boshlang’ich fazalari turlicha bo’ladi, hatto yorug’lik filter yordamida ikki tabiiy yorug’lik
manbaydagi bir хil atomlar chiqaradigan bir хil chastotali (ya’ni monoхramatik) to’lqinlarni ajratib
olganimizda ham ulardagi alohida tizmalarning fazalar farqi o’zgarib turadi.SHuning uchun
bunday monoхramatik yorug’lik to’lqinlarning ustma-ust tushishi natijasida
vujudga keladigan
interferencion manzara juda qisqa vaqt saqlanib turadi. Sung navbatdagi to’lqinlar tizmasi tufayli
yangi interferencion manzara vujudga keladi. Lekin bu manzaradagi dan farq qiladi. SHu tariqa
interferencion manzaralar juda tez o’zgarib turadi. Inson ko’zi esa sekundning unli ulushlariga
teng vaqt ichidagi uzgarishlarni sezishga qodir, хolos. Bu vaqt ichida interferencion manzara bir
necha million marta uzgarishga ulguradi. Demak, biz bu million manzaraning ustma-ust
tushishini kuzatamiz хolos. Albatta, buning natijasida interferencion maksimum va
minumumlardan hech qanday iz qolmaydi. Shunday qilib, ikki tabiy yorug’lik
manbay tufayli
interferencion manzara kuzatilmasligining sababi – yorug’lik manbalaridan tarqalayotgan
nurlarning kogerent emasligidadir, deya olamiz. U holda yorug’likning interferenciyasini qanday
amalga oshirish mumkin, degan savol tug’iladi.
YOrug’lik interferenciyasining kuzatish uchun bir qator suniy usullaridan foydalanildadi.
Ularning barchasining ham principi shundan iboratki, bir manbadan chiqayotgan yorug’lik
nurlanish ikki qismga ajratiladi, sung ular interferenciyalashishi uchun uchrashtiriladi (18-rasmga
qarang). Bu to’lqinlar ajralish joyidan uchrashish joyigacha turli yo’llarni bosib utadi. 18-rasmda
ikki hol tasvirlangan:
a) 1 nur qisqaroq, '
1 esa uzunroq yo’lni bosib o’tadi. Bu ikala nurlarning 1
yo’l farqi to’lqin
tizmasining L uzunligidan kata. Natijada bir atom tomonidan nurlantirilgan,
ammo turlicha
uzunlikdagi yo’llarni bosib utayotgan yorug’lik to’lqinlar interferenciyalashmaydi, chunki '
1
to’lqin tizmasini boshi uchrashish nuqtasiga etib kelganda, qisqaroq yo’l bosiyotgan 1 to’lqin
tizmasining oхiri uchrashish nuqtasidan utib kelgan bo’ladi.
b) 2 ga '
2 to’lqin tizmalarining 1
yo’l farqi to’lqin tizmasining L uzunligidan kichik
bo’lgani uchun ular interferenciyalashadi. Ammo 2 to’lqin tizmasining bir qisimi ( 1
ga teng
qismi) uchrashish nuqtasiga etib keladi. Natijada 2 va '
2 Lar bir-biri Bilan to’liq emas,
balki
qisman uchrashadi. SHuning uchun 1
kattalashgan sari interferencion manzara susayib boradi.
Interferencion qurulmalardagi yo’l farqi to’lqin tizmasining uzunligidan juda kichikbo’ladi. SHu
sababli bu nurlarda interferencion manzara deyarli susaymaydi.
Odatda, to’lqin tizmasining L uzunligi kogerentligi masofasiga atomning nur chiqarib turish
vaqti
esa kogerentlik vaqti deb ataladi.
SHu princip, yani tabiiy yorug’lik manbayidan chiqayotgan nurning uzuni uzi bilan
interferenciyalashtirish principi asosida yorug’likning bir qator interferenciya usullari amalga
oshirilgan.
YUqorida muhokama qilingan YUng tajribasida
1
va
2
tirqishlar
ikki kogerent
manbalardek хizmat qiladi.
Kogerent manbalarning hosil qilishda eng ko’p qo’llaniladigan usul Frenel kuzgularidan
foydalanishdir (19-rasm).
19b-rasm
Ikkita yassi kuzgu bir-biriga
0
180
ga yaqin burchak ostida yondoshtiriladi.
manbadan
chiqayotgan yorug’lik nurlari kuzgulardan qaytib щunday yo’naladiki, bu yo’nalishlarning teskari
tamonga davom ettirsak (19-rasmdagi punktr chiziqlar) ular kuzgular orasidagi
1
va
2
nuqtalarida uchrashadi.
Bu nuqtalar
manbaning kuzgulardagi tasvirlaridir. Demak,
kuzgulardan qaytib Э ekranga tushayotgan yorug’lik nurlari huddi
1
va
2
mavhum kogerent
manbalardan chiqayotgandek bo’ladi. Ular ekranda turg’un interferencion manzarani hosil
qiladi.Frenel biprizmasida foydalanish ham kogerent yorug’lik nurlarini hosil qilish imkonini
beradi (20-rasm).
Bu holda mavhum kogerent manbalar (
1
va
2
lar) kabi yorug’lik manbay
dan
chiqayotgan nurlarning biprizmada sinishi tufayli vujudga keladi.
Nazorat savollari.
1.
Qanday tulqinlarni kogerent to’lqinlar deyiladi?
2.
To’lqinlar tizmasi nima?
3.
Kogerentlik masofa nima?
4.
Kogerentlik vaqti nima?
5.
Interferencion maksimum va minimum nima?
Adabiyotlar.
1.
А.Н. Матвеев. Оптика. Москва. ''Высшая школа'' 1985
2.
Г.Н. Лансберг. Оптика. Тошкент. Уқитувчи. 1981
3.
Ф.А. Королев. ''Физика курси оптика, атом ва ядро физикаси'' Тошкент. Уқитувчи.
1978
4.
И.В. Савльев. ''Умумий физика курси'' III-том. Тошкент. Уқитувчи 1976
5.О. Ахмаджанов. ''Физика курси'' III- том Тошкент. Уқитувчи 1989
Tayanch so’zlar va iboralar.
Kogerent to’lqin, to’lqinlar tizmasi,
kogerentlik masofasi, kogerentlik vaqti. Interferencion
manzara, Frenel kuzgulari, Frenel biprizmasi, optik yo’l farqi, kogerent manbalar.