Optikadagi ferma prinspi

Yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalish qonuni. Ma’lumki, yorug’likning biror kichikroq manbai bilan ko’z orasiga tiniqmas buyum joylashtirilsa, yorug’lik manbai ko’rinmay qoladi. Buning sababi shuki, bir jinsli muhitda (masalan, havoda) yorug’lik to’g’ri chiziq bo’ylab tarqaladi. Yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalishi juda qadim zamonlarda tajriba yo’li bilan aniqlangan faktdir. Masalan, yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalish qonuni yangi eradan 300 yil ilgari yashagan Yevklid asarida bayon etilgan, ammo bu qonun, ehtimol undan ham oldin ma’lum bo’lgandir. Hamma yaxshi biladigan soyaning hosil bo’lish hodisasi yorug’likning bir jinsli muhitda to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalishidandir.
Soya, yarim soya hosil bo’lishi ushbu qonunning isbotidir. Agar tiniqmas ВS jismni A nuqtaviy yorug’lik manbai yordamida yoritsak u vaqtda tiniqmas jismning soyasi aniq bo’lib ekranga tushadi (1.1-rasm).
Agar yorug’lik manbai А₁ ma’lum o’lchamga ega bo’lsa soyadan tashqari yarim soya ham hosil bo’ladi (1.2-rasm).

Tiniqmas narsaga yorug’lik manbaidan nurlar tushganda soyaning hosil bo’lishi Quyosh va Oy tutilish hodisalarini izohlab beradi.

Yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalishidan yer o’lchash ishlarida, Yer yuzida to’g’ri chiziqlar o’tkazishda, Erda, dengizda va havoda masofalarni aniqlashda foydalaniladi.
Yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalishidan ishlab chiqarishda ko’rish nurlari yordami bilan buyum va asboblarning to’g’ri chiziqli qilib ishlanganligini tekshirishda keng foydalaniladi. To’g’ri chiziq tushunchasi yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalish faktidan kelib chiqqan bo’lishi ehtimoldan holi emas. Kichik teshik yordami bilan tasvirlar hosil qilib bo’lishning sababi ham yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalishidir. Lekin yorug’lik juda kichik teshikdan o’tayotganda, uning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalish qonuni o’z kuchini yo’qotadi, yorug’likning to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalish qonuni taxminiy qonundir, chunki yorug’lik juda kichik teshiklar orqali o’tganda bu qonundan chetlanish kuzatiladi (difraksiya yuz beradi).
Yorug’lik dastasining mustaqillik qonuni shundan iboratki, uncha kuchli bo’lmagan yorug’lik nurlari bir-biri bilan uchrashganda ular bir-biriga halaqit bermaydi. Lekin nurlar uchrashgan nuqtaning yoritilganligi ortadi.
Bu qonunning bajarilishini isboti bir vaqtning o’zida inson tomonidan bir necha jismlarning kuzatilishini ko’rsatish mumkin. Chunki bu jismlardan qaytib inson ko’ziga tushuvchi yorug’lik nurlari bir-birlariga halaqit bermaydi, aks holda biz ularni bir paytning o’zida ko’rmagan bo’lar edik.
Yorug’lik nuri va yorug’lik dastasi degan tushunchalarga to’xtalsak. Yorug’lik tarqaladigan yo’nalish yorug’lik nuri deb ataladi. Shu’lalanayotgan nuqta hamma tomonga yorug’lik tarqatgani uchun bu nuqtadan o’tkazilgan har qanday to’g’ri chiziq yorug’lik nuri bo’laoladi. Yorug’lik nuri degan tushuncha sof geometrik tushuncha ekanligi yuqoridagi tarifdan ko’rinib turibdi. Amalda yorug’lik hamma vaqt to’g’ri chiziq bilan chegaralangan konus ichida yorug’lik dastasi holida tarqaladi.

1.3-rasmda yorug’lik dastasi uchta nur bilan: SO o’q nuri, yorug’lik dastasini chegaralab turuvchi SA va SB nurlar bilan ko’rsatilgan.

Yorug’lik dastasi toza havoda ko’rinmaydi, ammo havoda mayda zarrachalar – chang, tutun yoki mayda suv tomchilari (tuman) bo’lsa, yoritilgan zarrachalar tufayli, yorug’lik dastasi ko’rinadigan bo’lib qoladi.
Har qanday amaliy tajribada, yuqorida aytib o’tilganidek, yorug’lik nuri bilan emas, balki yorug’lik dastasi bilan ish ko’ramiz. Yorug’lik dastalari qanday chegaralanganligiga qarab, ular parallel, tarqaluvchi va yig’iluvchi dastalarga bo’linadi (1.4-rasm).

1.4-rasm. Yorug’likning parallel, tarqaluvchi va yig’iluvchi dastalari.
Diafragmalar yordami bilan yorug’lik dastasi toraytirilishi mumkin, ammo uni xohlagancha toraytirib bo’lmaydi nurlar dastasi o’tayotgan diafragmaning teshigi kichraytirila borsa, nurlarning to’g’ri chiziq bo’ylab ketishi tobora buziladi - yorug’lik soya sohasiga o’ta boshlaydi.
Biror jismga yorug’lik oqimi tushganda, birinchidan, bu tushuayotgan yorug’likning bir qismi jism sirtidan qaytadi. Bunday hodisa yorug’likning qaytishi deb ataladi.
Ikkinchidan, yorug’likning yana bir qismi jismga kirib, uning ichida tarqalishni davom ettirishi mumkin. Bunda, yorug’likning bu qismi jism sirtida o’zining boshlang’ich yo’nalishini o’zgartirishi va jism ichida boshqa yo’nalishda tarqalishi mumkin. Bu hodisa yorug’likning sinishi deb ataladi.
Agar tushayotgan va singan yorug’lik oqimlari qo’shilsa, ularning yig’indisi jismga tushayotgan to’la yorug’lik oqitmiga miqdor jihatidan teng bo’ladi. Lekin yorug’likning jism ichida tarqalish jarayonida, u muhitga yutiladi, shuning uchun uning intensivligi tobora kamaya boradi. Bunda yorug’lik energiyasi energiyaning boshqa turlariga, xususan, jismning ichki energiyasiga aylanishi mumkin. Yorug’lik ta’siri ostida jismlarning isishi hammaga yaxshi ma’lum.
Qaytgan va singan yorug’likning nisbiy kattaligi bir qator faktorlar: jismning moddasi, jism sirtining holati, yorug’likning tarkibi, tushish burchagi va boshqalar bilan belgilanadi.
Yutilish jismni tashkil etgan moddaga va yorug’likning tarkibiga ham bog’liqdir. Shunday qilib, jism sirtiga yorug’lik tushgganda qaytish va sinish hodisalarini, yorug’likning jismdan o’tishda esa yorug’likning yutilish va sochilish hodisasini kuzatish mumkin.
Yorug’likning qaytish qonuni. Yorug’likning qaytish qonuni bilan tajribada tanishib chiqaylik. Graduslarga bo’lingan doiraviy disk markaziga yassi ko’zgu PP ni shunday joylashtiraylikki, natijada, nurlar ko’zgu tekisligiga o’tkazilgan SN perpendikulyarning asosiga tushsin (1.5-rasm).
SS ni tushuvchi nur, CS₁ ni esa qaytgan nur deb faraz qilaylik. S nuqta – nurning tushish nuqtasi. Tushuvchi nur SS bilan perpendikulyar SN orasidagi burchak SCN tushish  burchagi deb ataladi. Qaytgan nur SS₁, bilan o’sha perpendikulyar S₁N orasidagi burchak S₁CN qaytish burchagi deb ataladi.
Tushuvchi va qaytgan nurlar nurning tushish nuqtasidan ko’zguga o’tkazilgan perpendikulyar bilan bir tekislikda yotishi tajribadan ko’rinib turibdi.
Diskni aylantirib, ko’zguga tushuvchi nurning tushish burchagini o’zgartiramiz, u holda qaytish burchagining ham o’zgarishini ko’ramiz. Tushish burchagini va unga muvofiq keladigan qaytish burchagini har safar o’lchab ko’rib, ularning bir-biriga teng ekanligini bilish mumkin.
Shunday qilib, yorug’likning qaytishi quyidagi qonunlar asosida yuz beradi:
Tushuvchi nur va nurning tushish nuqtasida qaytaruvchi sirtga o’tkazilgan perpendikulyar qaysi tekislikda yotsa, qaytgan nur ham shu tekislikda yotadi.
Qaytish burchagi tushish burchagiga teng .

1.5-rasm. Yorug’likning qaytish qonunini topish uchun ishlatiladigan asbob.
Bunday shartlar faqat yorug’lik tekis sirtga (masalan yassi, ko’zguga) tushib qaytgandagina bajariladi (1.6s-rasm). Agar yuza tekis bo’lmasa bunday yuzaga tushgan yorug’lik tekis qaytmasdan hamma tomonga sochilib ketadi (1.6d-rasm). Bunday qaytishga tarqoq qaytish yoki diffuz qaytish deyiladi. Bunday qaytish tabiatda ko’proq uchraydi. Masalan odatdagi qog’oz varag’idan yorug’lik tarqoq qaytadi.

1.6s-rasm. 1.6d-rasm.

1.6ye -rasm.