Optik tola bo’ylab yorug’lik nurining tarqalishi Reja: Kirish Optik tola turlari va ularning tavsiflari

3. Yorug’likning optik tola bo’ylab tarqalish qonuniyatlari


Yorug‘Iikning sinish jarayoni

Optika qonuniyatlari yomg‘lik nurining to‘g‘ri chiziqli tarqalishi, tola muhiti bilan o‘zaro ta'sirlashuvi va izotroplik xususiyati

— muhitda barcha yo'nalishlarda yorug‘likning bir xil tarqalishiga (shisha bir turdagi va izotropli muhit hisoblanadi) asoslangan. Bu qonuniyatlarga yorug‘likning qaytish/sinish qonunlari va ularga asoslangan hodisalar talluqli.

Yorug'lik bir materialdan boshqasiga o‘tganda uning tarqalish tezligi o‘zgaradi, ya’ni to'lqin nazariyasi nuqtayi nazaridan bu harakat yo‘nalishining o'zgarishiga olib keladi. Bu hodisa — yomg'likning to‘g‘ri yo‘nalishdan og‘ishi sinish deb ataladi.

Sinish hodisasini misollarda ko'rib chiqamiz.

Sinish hodisasiga baliq ovlashda ham duch kelinadi. Suv ostidagi baliqni ko‘rganimizda, uning haqiqiy joylashuvini emas, balki unga yaqin joylashuvini ko‘ramiz (2.9-rasm).

Agar baliqqa pastga vertikal qarasak, yorug‘likning sinishi ro‘y bermaydi va baliqning asl joylashgan joyini ko‘ramiz. Agar unga burchak ostidan qarasak, sinish hisobiga asl joylashgan joyini ko‘rmaymiz, bunda baliq nazaramizdagi ko‘rinishdan chuqurroqda joylashgan bo'ladi [2].


2 .9 -rusm . Yorug‘likning sinishi

Sinish hodisasini prizmada ham ko‘rish mumkin (2.10-rasm).

2.10-rasm. Prizmada yorug'likning sinishi

Prizmaga oq yorug‘lik tushirilganda, prizma bu yorug‘likni sindiradi va kamalakning turli ranglariga ajraladi. Qizil rang eng kuchli og‘adi va kichik tarqalish tezligiga ega. Sinish prizma kirishida bo‘lganidek, chiqishida ham hosil bo‘ladi .

Optik toladan signallarning uzatilishida ham yuqorida ko'rib chiqilgan sinish hodisasi ro‘y beradi. Bu quyida batafsil tushintirilgan.

To’liq ichki qaytish

Yorug‘lik nuri sindirish ko'rsatkichi katta muhitdan sindirish ko‘rsatkichi kichik muhitga o‘tganda, ikki muhit chegarasida nur 2.11-rasmda tasvirlangandek perpendikulyardan og‘adi. Tushish burchagi kichik bo‘lganda ( 2.11 -a rasm), singan nur to‘liq qobiqqa o‘tib ketadi.

Tushish burchagini oshirgan sari sinish burchagi 2 90^o ga intiladi. Sinish burchagi 02=90^o ga teng bo‘lgan holdagi tushish burchagi - kritik burchak deyiladi. Yorug‘lik nuri kritik burchak ostida tushganda, singan nur ikki muhit chegarasi bo‘ylab tarqaladi (2.11-b rasm). Yorug‘lik nuri kritik burchakdan katta burchak ostida tushganda, nur ikkinchi muhitga o‘tmasdan, ikki

muhit chegarasidan to‘liq qaytadi (2.11-d rasm). Bunda tushish burchagi sinish burchagiga teng = bo‘ladi.

Snellius qonuni bo‘yicha tushgan va qaytgan nurlar o‘rtasidagi munosabat:

n₁sin = n₂sin .

=90^o da kritik tushish burchagi quyidagiga teng:
= arcsin (n2/ n1).	(2.2)

dan katta burchak ostida tushgan nurlar to‘liq qaytadi.

Bu jarayon, ya’ni yorug‘lik energiyasining turli sindirish ko‘rsatkichli ikki muhit chegarasidan to‘liq qaytishi to ‘liq ichki qaytish (TIQ) hodisasi deyiladi. TIQ hodisasi yorug‘lik uzatkich bo'ylab optik signallar tarqalishining fizik asosi hisoblanadi. Uni amalga oshirish uchun optik tola o‘zagining sindirish ko‘rsatkichi n₁ qobiqning sindirish ko‘rsatkichi n₂ dan katta bo'lishi kerak.

O‘zak va qobiq tayyorlanadigan materiallarning sindirish ko'rsatkichlari nisbatini optimal tanlash orqali yorug'lik nurining o‘zak ichida to‘liq ichki qaytishi ro‘y beradi va nurni faqatgina optik tola o‘zagi bo‘ylab zigzagsimon tarqalishi ta’minlanadi.

Masalan, optik tola uchun xos bo‘lgan «n₁=1,48, «n₂=1,46 bo‘lsa,

21. 
    holda (2.2) qo‘llab, kritik tushish burchagini aniqlash mumkin: =arcsin (1,46/1,48) =arcsin(0,9864)=80,6°.
    

Shunday sindirish ko'rsatkichlari nisbatiga ega, kritik tushish burchagi = 80,6° ga teng, tushish burchagi esa = 80,6° dan katta, masalan =81° bo‘lganda, nur ikkinchi muhitga o‘tmay, boshlang‘ich muhitda to‘liq ichki qaytadi. Optik tola bo‘ylab signal-larning tarqalishi ana shu prinsipga asoslangan. Ana shunday sindirish ko‘rsatkichlari, kritik chastota va tushish burchagi qiymat-lariga ega optik tola orqali optik signallarning tarqalishi 2.12-rasmda ko‘rsatilgan.

2.12-rasmda kritik burchakdan katta burchak ostida > o’zak-qobiq chegarasiga tushgan nurlar (nur 1) chegarada to’liq ichki qaytadi. Tushish va sinish burchaklari teng = bo‘lganligi uchun, nur ( 1) takroriy qaytishlarga uchrab, o‘zak muhiti bo‘ylab zigzaksimon tarqaladi.

Ideal holda yorug‘likning sochilishi va nolinchi dispersiya bo‘l-maganda nur (1) o‘zak bo‘ylab istalgan masofaga tarqalishi mumkin . Nur (1) yo‘naluvchi nur (moda) deyiladi.

Nur (2) burchak ostida tushib sinadi va o‘zak-qobiq chegarasi bo‘ylab tarqaladi.

< ostida tushgan nur (3) sinadi va qobiq chegarasiga tushib, qobiq bo‘ylab tarqalishida so‘nadi yoki qobiqdan tashqariga chiqib ketadi. Ular nurlanuvchi nurlar deyiladi.