លំនាំការជ្រៀតជ្រែក។ លក្ខខណ្ឌនៃការអតិបរមានិងអប្បបរមា

លំនាំការជ្រៀតជ្រែក - វាគឺជាឆ្នូតពន្លឺឬងងឹតដែលត្រូវបានបង្កឡើងដោយកាំរស្មីដែលមាននៅក្នុងដំណាក់កាលឬចេញពីតំណាក់កាលជាមួយគ្នា។ រលកពន្លឺនិងដូចជាត្រូវបានបន្ថែមពេលអនុវត្តប្រសិនបើដំណាក់កាលរបស់ពួកគេស្របពេល (នៅក្នុងទិសដៅនៃការបង្កើនឬបន្ថយ) ឬពួកគេបានបោះបង់គ្នាប្រសិនបើពួកគេមាននៅ antiphase ។ បាតុភូតទាំងនេះត្រូវបានហៅថាមានការជ្រៀតជ្រែកនិងការបំផ្លិចបំផ្លាញស្ថាបនារៀងគ្នា។ ប្រសិនបើធ្នឹមពន្លឺ monochromatic, រលកទាំងអស់ដែលមានប្រវែងដូចគ្នានេះ, ឆ្លងកាត់តាមរយៈរន្ធតូចចង្អៀតពីរ (ពិសោធន៍នេះត្រូវបានធ្វើឡើងជាលើកដំបូងនៅឆ្នាំ 1801 ដោយលោក Thomas Young ដែលជាអ្នកវិទ្យាសាស្រ្តអង់គ្លេសដែលបាន, សូមអរគុណដល់គាត់បានចូលមកដល់ការសន្និដ្ឋានថាធម្មជាតិរលកនៃពន្លឺ), ពីរនៃធ្នឹមលទ្ធផលអាចត្រូវបានដឹកនាំ ផ្ទះល្វែងមួយនៅលើអេក្រង់ដែលជំនួសចំណុចត្រួតស៊ីគ្នាទាំងពីរត្រូវបានបង្កើតឡើងយការជ្រៀតជ្រែក - ស្មើភាពគ្នាជំនួសលំនាំនៃពន្លឺនិងតំបន់ងងឹត។ បាតុភូតនេះត្រូវបានប្រើសម្រាប់ឧទាហរណ៍នៅក្នុង interferometers អុបទិកទាំងអស់។

តម្រួត

លក្ខណៈកំណត់របស់តម្រួតនៃរលកដែលរៀបរាប់អំពីឥរិយាបថនៃរលកដាក់នេះ។ គោលការណ៍របស់ខ្លួនស្ថិតនៅក្នុងការពិតដែលថានៅពេលដែលនៅក្នុងចន្លោះនៃការដាក់រលកពីរដែលជាការរំខានលទ្ធផលគឺស្មើនឹងផលបូកពិជគណិតនៃការរំខានបុគ្គលនោះ។ ជួនកាលនៅ perturbations ធំនេះត្រូវបានរំលោភលើច្បាប់។ ឥរិយាបថសាមញ្ញនេះនាំឱ្យចំនួននៃបែបផែនដែលត្រូវបានគេហៅបាតុភូតជ្រៀតជ្រែកមួយ។

បាតុភូតនៃការជ្រៀតជ្រែកនេះត្រូវបានកំណត់ដោយការពីរ។ នេះជារលកពីរស្ថាបនា Maxima ស្របពេលហើយពួកគេកំពុងស្ថិតនៅក្នុងដំណាក់កាលជាមួយគ្នា។ លទ្ធផលនៃតម្រួតនេះគឺជាការពង្រឹងការរំខាននេះ។ ទំហំនៃការលាយបញ្ចូលលទ្ធផលរលកនេះគឺស្មើនឹងផលបូកនៃទំហំបុគ្គលនោះ។ ផ្ទុយទៅវិញការជ្រៀតជ្រែកការបំផ្លិចបំផ្លាញនៅក្នុងការអតិបរមានៃរលកមួយស្របពេលជាមួយអប្បបរមាលើកទីពីរ - ដែលពួកគេមាននៅក្នុងការប្រឆាំង។ ទំហំនៃការរួមបញ្ចូលគ្នានេះរលកគឺស្មើទៅនឹងទំហំនៃភាពខុសគ្នារវាងផ្នែកសមាសភាគរបស់ខ្លួន។ ក្នុងករណីដែលជាកន្លែងដែលពួកគេជាស្មើគ្នា, វាគឺជាការជ្រៀតជ្រែកជាការបំផ្លិចបំផ្លាញពេញលេញនិងវិបរិតមធ្យមសរុបគឺសូន្យ។

ពិសោធន៍វ័យក្មេង

លំនាំការជ្រៀតជ្រែករបស់ប្រភពពីរដែលបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់វត្តមាននៃរលកត្រួតស៊ីគ្នានេះ។ លោក Thomas Young បានបង្ហាញថាពន្លឺ - រលកដែលប្រតិបត្ដិតាមគោលការណ៍នៃតម្រួតបាន។ សមិទ្ធិផលល្បីរបស់គាត់គឺជាការបង្ហាញពិសោធន៍នៃការស្ថាបនានិងការបំផ្លិចបំផ្លាញ ជ្រៀតជ្រែកនៃពន្លឺ នៅឆ្នាំ 1801 កំណែសម័យទំនើបនៃការពិសោធន៍ Young បាននៅក្នុងធម្មជាតិខុសគ្នាតែនៅក្នុងថាវាប្រើប្រភពពន្លឺជាប់ទាក់ទងគ្នា។ ឡាស៊ែរស្មើភាពគ្នាប៉ារ៉ាឡែលពីរបំភ្លឺរន្ធផ្ទៃស្រអាប់នៅ។ ការស្លាប់ពន្លឺតាមរយៈពួកគេ, វាមានអេក្រង់ពីចម្ងាយ។ នៅពេលដែលការទទឹងរវាងរន្ធនេះគឺយ៉ាងសំខាន់ធំជាងជំហានរលក, ការអុបទិចធរណីមាត្រច្បាប់បានសង្កេតឃើញ - មើលឃើញនៅលើអេក្រង់តំបន់ពីរបំភ្លឺ។ ទោះយ៉ាងណាវិធីសាស្រ្តនៃរន្ធនេះ diffracted ពន្លឺនិងរលកនៅលើអេក្រង់ត្រូវបានដាក់នៅលើគ្នាទៅវិញទៅមក។ ប្រាក់ស្យុងខ្លួនវាគឺជាលទ្ធផលនៃធម្មជាតិរលកនៃពន្លឺនិងឧទាហរណ៍មួយទៀតនៃឥទ្ធិពលនេះ។

លំនាំការជ្រៀតជ្រែក

គោលការណ៍នៃតម្រួតបាន កំណត់ការចែកចាយអាំងតង់ស៊ីតេជាលទ្ធផលនៅលើអេក្រង់បំភ្លឺនេះ។ លំនាំការជ្រៀតជ្រែកកើតឡើងនៅពេលដែលមានភាពខុសគ្នាពីរន្ធទៅផ្លូវអេក្រង់នេះគឺស្មើទៅនឹងចំនួនទាំងមូលនៃរលកពន្លឺ (0 λ, 2λ, ... ) ។ ភាពខុសគ្នានេះធានាថាកម្រិតខ្ពស់ក្នុងរយៈមកនៅពេលដូចគ្នានេះ។ ការជ្រៀតជ្រែកជាការបំផ្លិចបំផ្លាញកើតឡើងនៅពេលផ្លូវមានភាពខុសគ្នាស្មើទៅនឹងចំនួនគត់នៃរលកពន្លឺទូទាត់ដោយពាក់កណ្តាល (λ / 2, 3λ / 2, ... ) ។ លោក Jung បានប្រើអាគុយម៉ង់ធរណីមាត្រដើម្បីបង្ហាញថាតម្រួតដែលនាំឱ្យមានស៊េរីនៃក្រុមតន្រ្តីចន្លោះពីគ្នាស្មើភាពគ្នាឬតំបន់ដែលមានអាំងតង់ស៊ីតេខ្ពស់ដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងតំបន់នៃការជ្រៀតជ្រែកក្នុងន័យស្ថាបនាដែលបំបែកដោយការបំផ្លិចបំផ្លាញតំបន់ងងឹតពេញលេញមួយ។

ចន្លោះប្រហោង

ធរណីមាត្រសំខាន់ជាមួយនឹងប៉ារ៉ាម៉ែត្រពីរគឺសមាមាត្រស្នាមភ្លឺនៃλដែលជាពន្លឺនិងរលកចម្ងាយរវាងរន្ធ d នេះ។ ប្រសិនបើមានλ / d ជាច្រើនតិចជាង 1, ចម្ងាយរវាងក្រុមតន្រ្តីនេះនឹងត្រូវបានតូចនិងផលប៉ះពាល់ត្រួតគ្នាមិនត្រូវបានសង្កេតឃើញ។ រន្ធចន្លោះពីគ្នាយ៉ាងជិតស្និទ្ធដោយប្រើ Jung បានអាចចែកតំបន់ងងឹតពន្លឺ។ ដូច្នេះគាត់បានកំណត់រលកនៃពន្លឺដែលអាចមើលឃើញណ៍។ តម្លៃតូចយ៉ាងខ្លាំងរបស់ពួកគេពន្យល់ពីមូលហេតុផលប៉ះពាល់ទាំងនេះត្រូវបានអង្កេតតែស្ថិតនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌមួយចំនួន។ ដើម្បីចែកតំបន់នៃការជ្រៀតជ្រែកនិងការបំផ្លិចបំផ្លាញដែលបានស្ថាបនា, ចម្ងាយរវាងប្រភពនៃរលកពន្លឺត្រូវតែតូចខ្លាំងណាស់។

រលក

ការអង្កេតពីផលប៉ះពាល់ការជ្រៀតជ្រែកត្រូវប្រកួតប្រជែងសម្រាប់ហេតុផលពីរផ្សេងទៀត។ ប្រភពពន្លឺច្រើនបំផុតបញ្ចេញវិសាលគមរលកបន្ត, ជាលទ្ធផលនៅក្នុងការបង្កើតលំនាំការជ្រៀតជ្រែកច្រើនបានដាក់នៅលើគ្នា, គ្នាជាមួយចន្លោះពេលរវាងឆ្នូតនេះ។ នេះលុបបំបាត់ផលប៉ះពាល់ច្រើនបំផុតដូចជាតំបន់នៃភាពងងឹតពេញលេញ។

coherent

ការជ្រៀតជ្រែកដែលអាចត្រូវបានសង្កេតឃើញក្នុងរយៈពេលយូរ, វាគឺជាការចាំបាច់ដើម្បីប្រើប្រភពពន្លឺជាប់ទាក់ទងគ្នា។ នេះមានន័យថាប្រភពវិទ្យុសកម្មត្រូវតែរក្សាទំនាក់ទំនងជាដំណាក់កាលមួយថេរ។ ឧទាហរណ៍រលកប្រេកង់ពីរនាក់របស់អាម៉ូនិកដូចគ្នាតែងតែមានទំនាក់ទំនងជាដំណាក់កាលមួយដែលថេរទៅចំណុចគ្នានៅក្នុងចន្លោះ - ទាំងនៅក្នុងដំណាក់កាលឬបក្សប្រឆាំងតំណាក់កាល, ឬនៅក្នុងរដ្ឋមធ្យមមួយចំនួន។ ទោះជាយ៉ាងណា, ភាគច្រើននៃប្រភពពន្លឺដែលបានបញ្ចេញរលកម៉ូនិកពិត។ ផ្ទុយទៅវិញពួកគេបានបញ្ចេញពន្លឺដែលនៅក្នុងនោះការផ្លាស់ប្តូរតំណាក់កាលនៃការចៃដន្យបានកើតឡើងរាប់លានក្នុងមួយវិនាទីដង។ វិទ្យុសកម្មបែបនេះត្រូវបានគេហៅថាមិនប្រាកដប្រជា។

ប្រភពសមស្រប - ឡាស៊ែរ

ការជ្រៀតជ្រែកត្រូវបានអង្កេតឃើញនៅតែមាននៅពេលដាក់រលកនៅក្នុងចន្លោះនៃប្រភពមិនប្រាកដប្រជាទាំងពីរនេះទេប៉ុន្តែបានផ្លាស់ប្តូរដោយចៃដន្យលំនាំការជ្រៀតជ្រែករួមជាមួយការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលមួយចៃដន្យ។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពន្លឺ, រួមទាំងភ្នែក, មិនអាចចុះឈ្មោះការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងឆាប់រហ័សនូវរូបភាពនិងមធ្យមអាំងតង់ស៊ីតេប៉ុណ្ណោះនៃពេលវេលា។ ធ្នឹមឡាស៊ែរគឺ monochromatic ស្ទើរតែ (ម។ អ៊ីមានមួយរលកទោល) និង highly- មួយ។ វាជាប្រភពពន្លឺមួយដែលល្អសម្រាប់ការសង្កេតផលប៉ះពាល់ការជ្រៀតជ្រែក។

ការប្តេជ្ញាចិត្តនៃប្រេកង់

បន្ទាប់ពីលោក Jung ឆ្នាំ 1802 នៃរលកពន្លឺដែលអាចមើលឃើញពន្លឺវិធានការនៃការទាក់ទងទៅនឹងអាចត្រូវបានមិនគ្រប់គ្រាន់នៃល្បឿនពន្លឺត្រឹមត្រូវនៅពេលវេលាដើម្បីអាចប្រើប្រេកង់ប្រហាក់ប្រហែលគណនារបស់ខ្លួន។ ឧទាហរណ៍ភ្លើងខៀវគឺស្មើនឹងប្រហែល 6 × 10 ¹⁴ គិតជា Hz ។ នេះគឺជាការបញ្ជាទិញជាច្រើននៃរ៉ិចទ័រធំជាងភាពញឹកញាប់ នៃការរំញ័រមេកានិច។ ចំពោះការប្រៀបធៀប, មនុស្សម្នាក់អាចឮសំឡេងជាមួយនឹងប្រេកង់រហូតដល់ទៅ 2 × ¹⁰ គិតជា Hz ខែមេសា។ អ្វីដែលពិតជាខុសគ្នានៅក្នុងអត្រាមួយដែលនៅតែមានអាថ៍កំបាំងសម្រាប់ 60 ឆ្នាំខាងមុខ។

ជ្រៀតជ្រែកនៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើង

ផលសង្កេតឃើញមិនត្រូវបានកំណត់ទៅធរណីមាត្ររន្ធពីរបានប្រើដោយលោក Thomas Young ។ នៅពេលដែលមានការឆ្លុះបញ្ចាំងនិងជាចំណាំងបែរនៃកាំរស្មីពីផ្ទៃបំបែកដោយចម្ងាយពីរប្រៀបធៀបជាមួយនឹងជំហានរលកមួយ, ការជ្រៀតជ្រែកកើតឡើងនៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើង។ តួនាទីរបស់ខ្សែភាពយន្តនេះរវាងផ្ទៃនេះអាចលេងជាមួយការខ្វះចន្លោះខ្យល់រាវឬរាងកាយរឹងតម្លាភាពណាមួយ។ នៅក្នុងពន្លឺដែលអាចមើលឃើញពីផលប៉ះពាល់ការជ្រៀតជ្រែកត្រូវបានកំណត់ដោយទំហំនៃការមីក្រូម៉ែត្រមួយចំនួន។ ឧទាហរណ៍គេស្គាល់ថាជាខ្សែភាពយន្តទាំងអស់នៃគឺពពុះ។ ពន្លឺឆ្លុះបញ្ចាំងពីវាគឺតម្រួតនៃរលកពីរ - មួយត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងពីផ្ទៃមុខនិងលើកទីពីរ - នៅលើត្រឡប់មកវិញនោះទេ។ ពួកគេត្រួតលើគ្នាក្នុងចន្លោះនិងបានបន្ថែមទៅគ្នាទៅវិញទៅមក។ ដោយអាស្រ័យលើកម្រាស់នៃខ្សែភាពយន្តសាប៊ូនេះ, រលកពីរឬអាចធ្វើអន្តរកម្មស្ថាបនាបានបំផ្លាញចោល។ ការគណនាពេញលេញនៃលំនាំការជ្រៀតជ្រែកនេះបានបង្ហាញថាសម្រាប់ពន្លឺមួយរលកλការជ្រៀតជ្រែកស្ថាបនាត្រូវបានអង្កេតឃើញសម្រាប់កម្រាស់ខ្សែភាពយន្តនៃλ / 4, 3λ / 4, 5λ / 4, ល, និងការបំផ្លិចបំផ្លាញ - .. ដើម្បីλ / 2, λ, 3λ / 2, ...

រូបមន្តសម្រាប់ការគណនា

បាតុភូតជ្រៀតជ្រែកគឺការប្រើប្រាស់ជាច្រើនដូច្នេះវាជាការសំខាន់ក្នុងការយល់ដឹងជាមូលដ្ឋានទាក់ទងសមីការប្រតិបត្តិ។ សមីការដូចខាងក្រោមនេះអនុញ្ញាតឱ្យការគណនានៃតម្លៃផ្សេងគ្នាដែលបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការជ្រៀតជ្រែកនេះ, សម្រាប់ករណីទូទៅបំផុតពីររបស់ខ្លួន។

ក្បាលដីទីតាំងពន្លឺនៅក្នុង ការពិសោធន៍វ័យក្មេងរបស់ .. គេហទំព័រ IE ជាមួយនឹងការជ្រៀតជ្រែកស្ថាបនាអាចត្រូវបានគណនាដោយការប្រើកន្សោម: y _{ជាពន្លឺ។} = (ΛL / ឃ) ម៉ែត្រ, ដែលជាកន្លែងដែលλ - រលក; m = 1, 2, 3, ... ; ឃ - ចម្ងាយរវាងរន្ធនេះ; L - ចម្ងាយដើម្បីកំណត់គោលដៅ។

.. ទីតាំងក្រុមតន្រ្តីងងឹតពោលគឺតំបន់នៃអន្តរកម្មបំផ្លិចបំផ្លាញត្រូវបានផ្ដល់ដោយ: y _{ជាងងឹត។} = (ΛL / ឃ) (m + + 1/2) ។

ចំពោះការជ្រៀតជ្រែកប្រភេទសត្វផ្សេងទៀត - នៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើង - វត្តមានរបស់តម្រួតស្ថាបនាឬការបំផ្លិចបំផ្លាញដែលបានកំណត់ការផ្លាស់ប្តូរតំណាក់កាលនៃរលកឆ្លុះបញ្ចាំងពីការដែលអាស្រ័យលើកម្រាស់ខ្សែភាពយន្តនិងសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែររបស់វា។ សមីការដំបូងរៀបរាប់អំពីករណីនៃការអវត្ដមាននៃការផ្លាស់ប្តូរ, និងលើកទីពីរ - ការផ្លាស់ប្តូរនៃពាក់កណ្តាលរលកនេះ:

2nt = mλ;

2nt = (m + + 1/2) λ។

នៅទីនេះλ - រលក; m = 1, 2, 3 ... ; t - ផ្លូវហោះកាត់ក្នុងរឿងនេះ! n - សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ។

ការអង្កេតនៅក្នុងធម្មជាតិ

ពេលដែលព្រះអាទិត្យរះនៅលើពពុះនេះ, អ្នកអាចមើលឃើញឆ្នូតសម្បុរខ្មៅភ្លឺ, ចាប់តាំងពីរលកពន្លឺផ្សេងគ្នាត្រូវបានរងការរំលោភជ្រៀតជ្រែកបំផ្លិចបំផ្លាញនិងបានយកចេញពីឆ្លុះបញ្ចាំងនេះ។ ពន្លឺឆ្លុះបញ្ចាំងពីការដកយកចេញនៅសេសសល់លេចឡើងជាណ៍មួយដែលបំពេញ។ ជាឧទាហរណ៍បើជាលទ្ធផលនៃការជ្រៀតជ្រែកជាការបំផ្លិចបំផ្លាញមួយដែលជាសមាសភាគក្រហមអវត្តមាន, ឆ្លុះបញ្ចាំងនេះនឹងត្រូវខៀវ។ នេះជាខ្សែភាពយន្តស្តើងនៃប្រេងនៅលើទឹកផលិតប្រសិទ្ធិភាពស្រដៀងគ្នា។ ក្នុងធម្មជាតិ, សត្វបក្សីស្លាបមួយចំនួនដែលក្នុងនោះរួមមានសត្វក្ងោកនិងសត្វស្លាបទាំងនេះនិងសំបករបស់ beetles មួយចំនួនដែលមើលទៅត្រចេះត្រចង់ខណៈពេលដែលការផ្លាស់ប្តូរពណ៍នៅពេលដែលអ្នកផ្លាស់ប្ដូរមុំនេះ។ រូបវិទ្យាអុបទិកនៅទីនេះគឺការជ្រៀតជ្រែកនៃរលកពន្លឺឆ្លុះបញ្ចាំងពីរចនាសម្ព័ន្ធស្រទាប់ស្តើងបានឬអារេឆ្លុះបញ្ចាំងពីកំណាត់នេះ។ ដូចគ្នានេះដែរគុជខ្យងសែលមាន iris ដោយសារតែការឆ្លុះបញ្ចាំងពីតម្រួតនៃស្រទាប់ច្រើននៃគុជខ្យង។ ត្បូងពេជ្រដូចជា opal, ពិព័រណ៍លំនាំការជ្រៀតជ្រែកស្រស់ស្អាតដែលបង្កឡើងដោយអ្នកកំចាត់កំចាយនៃពន្លឺពីរចនាសម្ព័ន្ធធម្មតាបានបង្កើតឡើងដោយភាគល្អិតស្វ៊ែរមីក្រូទស្សន៍។

កម្មវិធី

បច្ចេកវិទ្យាជាច្រើនដែលមានកម្មវិធីជ្រៀតជ្រែកពន្លឺបាតុភូតរៀងរាល់ថ្ងៃគឺមាននៅក្នុងជីវិត។ ពួកគេត្រូវមានមូលដ្ឋានអុបទិកកាមេរ៉ារូបវិទ្យា។ ធម្មតាថ្នាំកូតកញ្ចក់ antireflection ជាខ្សែភាពយន្តស្តើង។ កម្រាស់និងចំណាំងបែរនៃកាំរស្មីរបស់ខ្លួនត្រូវបានជ្រើសដូច្នេះដើម្បីផលិតការជ្រៀតជ្រែកនៃការបំផ្លិចបំផ្លាញពន្លឺដែលអាចឃើញបានឆ្លុះបញ្ចាំង។ ថ្នាំកូតពិសេសជាច្រើនទៀតដែលមានច្រើនស្រទាប់នៃខ្សែភាពយន្តស្តើងបានបម្រុងទុកសម្រាប់ឆ្លងកាត់វិទ្យុសកម្មក្នុងចន្លោះរលកតែមួយដែលតូចចង្អៀតហេតុដូចនេះហើយត្រូវបានប្រើជាតម្រង។ ថ្នាំកូត Multilayer ត្រូវបានគេប្រើដើម្បីបង្កើនកញ្ចក់ឆ្លុះបញ្ចាំងពីការកែវយឹតតារាសាស្ត្រដូចអនុភាពឡាស៊ែរអុបទិក។ Interferometry - វិធីសាស្រ្តការវាស់វែងមានភាពត្រឹមត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការចុះឈ្មោះការផ្លាស់ប្តូរតូចនៅក្នុងចម្ងាយដែលទាក់ទង - ដោយផ្អែកលើការអង្កេតនេះត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរនៃការនិងក្រុមតន្រ្តីពន្លឺដែលផលិតដោយពន្លឺងងឹតនេះបានឆ្លុះបញ្ចាំង។ ឧទហរណ៍, ការវាស់វែងការផ្លាស់ប្តូរគំរូនៃរបៀបដែលជ្រៀតជ្រែកមួយ, អនុញ្ញាតឱ្យដើម្បីកំណត់ curvature នៃផ្ទៃនៃសមាសភាគអុបទិកក្នុងមួយអុបទិករលកចម្ងាយស្លឹក។