ហេតុអ្វីបានជាតំបន់ Fresnel

តំបន់ Fresnel - ជាតំបន់ដែលផ្ទៃនៃរលកសំឡេងឬពន្លឺដើម្បីអនុវត្តការគណនានៃលទ្ធផលប្រាក់ស្យុងសំឡេងឬពន្លឺ។ វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានអនុវត្តជាលើកដំបូងនៅ 1815 O.Frenel ។

ប្រវត្តិសាស្រ្ត

លោក Augustin-ចាន់ Frenel (10.06.1788-14.07.1827) - រូបវិទូបារាំង។ លោកបានឧទ្ទិសជីវិតរបស់លោកក្នុងការសិក្សាលក្ខណៈសម្បត្តិនៃការអុបទិករាងកាយ។ លោកបានផងដែរនៅក្នុង 1811 ស្ថិតនៅក្រោមឥទ្ធិពលរបស់ E. Malus បានចាប់ផ្តើមដោយឯករាជ្យដើម្បីសិក្សារូបវិទ្យា, ឆាប់បានក្លាយជាចំណាប់អារម្មណ៍នៅក្នុងការស្រាវជ្រាវពិសោធន៍នៅក្នុងវិស័យអុបទិច។ នៅក្នុងឆ្នាំ 1814, "ការរកឃើញ" គោលការណ៍នៃការជ្រៀតជ្រែកនិងក្នុងឆ្នាំ 1816 បានបន្ថែមថាគោលការណ៍ល្បីនៃ Huygens ដែលបានណែនាំគំនិតនៃការទំនាក់ទំនងនិងការជ្រៀតជ្រែកនៃរលកបឋមសិក្សា។ នៅឆ្នាំ 1818, ការកសាងនៅលើការងារដែលបានធ្វើគាត់បានអភិវឌ្ឍទ្រឹស្តី នៃប្រាក់ស្យុងពន្លឺ។ លោកបានណែនាំអនុវត្តជាក់ស្តែងនៃការពិចារណាប្រាក់ស្យុងពីគែមនេះ, រួមជាមួយរន្ធរាងជារង្វង់។ ការពិសោធន៍បានធ្វើឡើងឥឡូវបុរាណដោយមាន biprism និង bizerkalami មានការជ្រៀតជ្រែកពន្លឺ។ ក្នុង 1821 គាត់បានបង្ហាញការពិតនៃធម្មជាតិរលកពន្លឺពាក់ព័ន្ធនេះក្នុងឆ្នាំ 1823 បានបើកបន្ទាត់រាងប៉ូលរាងជារង្វង់និងរាងអេលីប។ លោកបានពន្យល់នៅលើមូលដ្ឋាននៃការតំណាងរលកបន្ទាត់រាងប៉ូល chromatic ព្រមទាំងបង្វិលយន្តហោះ នៃបន្ទាត់រាងប៉ូលនៃពន្លឺ និង birefringence ។ នៅឆ្នាំ 1823 គាត់បានបង្កើតច្បាប់នៃចំណាំងបែរនិង ការឆ្លុះបញ្ចាំងនៃពន្លឺ នៅលើផ្ទៃផ្ទះល្វែងមួយថេររវាងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយទាំងពីរ។ Jung បានចាត់ទុកថាជារួមជាមួយនឹងអ្នកបង្កើតអុបទិចរលក។ តើការបង្កើតនៃឧបករណ៍ការជ្រៀតជ្រែកជាច្រើនដូចជាកញ្ចក់មួយឬ Fresnel biprism Fresnel នេះ។ វាចាត់ទុកថាជាស្ថាបនិកនៃវិធីថ្មីជាមូលដ្ឋាននៃការបំភ្លឺបង្គោលភ្លើងហ្វារនេះ។

ទ្រឹស្តីមួយបានបន្តិច

កំណត់ប្រាក់ស្យុងអាចធ្វើបានសម្រាប់រន្ធ Fresnel រូបរាងណាមួយហើយជាទូទៅដោយគ្មានវា។ ទោះជាយ៉ាងណា, ពីចំណុចនៃទិដ្ឋភាពនៃភាពដែលអាចធ្វើបានវាជាការល្អបំផុតដើម្បីព្យាបាលវានៅក្នុងរាងរន្ធមួយរាងជារង្វង់។ ក្នុងករណីនេះប្រភពពន្លឺនិងចំណុចការអង្កេតត្រូវតែនៅលើបន្ទាត់កាត់កែងទៅនោះគឺយន្តហោះអេក្រង់និងឆ្លងកាត់តាមរយៈការកណ្តាលនៃរន្ធនេះ។ ជាការពិតនៅក្នុងតំបន់ Fresnel អាចបំបែកផ្ទៃដែលតាមរយៈរលកពន្លឺ។ ឧទាហរណ៍ផ្ទៃ equiphase នេះ។ ទោះយ៉ាងណាក្នុងករណីនេះវានឹងមានភាពងាយស្រួលដើម្បីបំបែករន្ធតំបន់ផ្ទះល្វែង។ ចំពោះការនេះយើងពិចារណាបញ្ហាអុបទិកបឋមដែលនឹងអនុញ្ញាតឱ្យយើងកំណត់មិនត្រឹមតែតំបន់ Fresnel កាំជាលើកដំបូងនោះទេប៉ុន្តែថែមតាមដានដែលមានចំនួនចៃដន្យ។

ភារកិច្ចនៃការកំណត់ទំហំនៃកងនេះ

ដើម្បីចាប់ផ្តើមការស្រមៃថាផ្ទៃនៃរន្ធផ្ទះល្វែងនេះគឺរវាងប្រភពពន្លឺ (ចំណុច C) និងអ្នកសង្កេតការណ៍ (ចំណុចក្រុមហ៊ុន H) ។ វាគឺជាការកាត់កែងទៅនឹងបន្ទាត់ក្រុមហ៊ុន Ch នេះ។ ចំណែកក្រុមហ៊ុន Ch ឆ្លងកាត់តាមរយៈការកណ្តាលរន្ធជុំ (ចំណុចអូរ) ។ ចាប់តាំងពីគោលដៅរបស់យើងគឺ អ័ក្សស៊ីមេទ្រីដែលជា តំបន់ Fresnel នឹងមាននៅក្នុងសំណុំបែបបទនៃការចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍នេះ។ ការសម្រេចចិត្តមួយដែលនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយដល់ការប្តេជ្ញាចិត្តរបស់កាំនៃរង្វង់ទាំងនេះជាមួយនឹងចំនួននៃការបំពាន (m) ។ តម្លៃអតិបរមាត្រូវបានហៅថាកាំនៃតំបន់នេះ។ ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះវាគឺជាការចាំបាច់ដើម្បីធ្វើការសាងសង់បន្ថែមទៀតដូចជា: ជ្រើសចំណុចបំពាន (A) នៅក្នុងយន្តហោះនៃការបើកនិងភ្ជាប់វាចម្រៀកបន្ទាត់ត្រង់ពីចំណុចនៃការសង្កេតនិងប្រភពពន្លឺ។ លទ្ធផលគឺត្រីកោណសានមួយ។ បន្ទាប់មកអ្នកអាចធ្វើឱ្យវាដូច្នេះរលកពន្លឺបានមកដល់ដើម្បីឱ្យអ្នកសង្កេតការណ៍នៅតាមបណ្តោយផ្លូវនៃសានដែលបានឆ្លងផ្លូវបានយូរជាងមួយដែលនឹងទទួលយកក្រុមហ៊ុន Ch ផ្លូវនេះ។ នេះបង្កប់ន័យថាផ្លូវមានភាពខុសគ្នា CA + + អានជំពូកកំណត់ភាពខុសគ្នា-ដំណាក់កាលរលករវាងអនុម័តពីប្រភពត្រូវបានអនុវិទ្យាល័យ (A និង D) នៅចំណុចអង្កេតនេះ។ ពីតម្លៃនេះអាស្រ័យរលកជ្រៀតជ្រែកលទ្ធផលជាមួយទីតាំងរបស់អ្នកសង្កេតការណ៍ហេតុដូចនេះហើយអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺនៅចំណុចនោះ។

គណនាកាំដំបូង

យើងបានរកឃើញថាប្រសិនបើមានភាពខុសគ្នាផ្លូវគឺស្មើនឹងពាក់កណ្តាលរលកពន្លឺ (λ / 2) ពន្លឺបានយាងមកដើម្បីសង្កេតការណ៍ក្នុង antiphase ។ វាអាចត្រូវបានសន្និដ្ឋានថាប្រសិនបើមានភាពខុសគ្នាផ្លូវនេះនឹងមានតិចជាងλ / 2, ពន្លឺនឹងមកនៅក្នុងដំណាក់កាលដូចគ្នានេះ។ CA ស្ថានភាពនេះ + អាន-SN≤λ / 2, តាមនិយមន័យជាលក្ខខណ្ឌដែលចំណុចមួយនេះមានទីតាំងស្ថិតនៅលើសង្វៀនជាលើកដំបូង, ឧទាហរណ៍វាជាតំបន់ Fresnel ដំបូង។ ក្នុងករណីនេះ, ភាពខុសគ្នានៃព្រំដែនផ្លូវរង្វង់ស្មើនឹងពាក់កណ្តាលរលកនៃពន្លឺ។ ហេតុនេះសមីការនេះដើម្បីកំណត់កាំនៃតំបន់ជាលើកដំបូង, តាង P បាន _{1 ។} នៅពេលដែលមានភាពខុសគ្នាដែលទាក់ទងទៅនឹងផ្លូវλ / 2, វានឹងស្មើនឹងផ្នែក OA នេះ។ ក្នុងករណីថាប្រសិនបើចម្ងាយលើសពីអង្កត់ផ្ចិតរន្ធសហយ៉ាងច្រើន (ជាធម្មតាគេចាត់ទុកថាគ្រាន់តែជាតំណាងបែបនេះ), ការពិចារនៃកាំធរណីមាត្រនៃតំបន់ជាលើកដំបូងដែលត្រូវបានកំណត់ដោយរូបមន្តដូចខាងក្រោម: P ₁ = √ (λ * CO + + គូ OH) / (CO + + គូ OH) ។

ការគណនានៃកាំនៃតំបន់ Fresnel នេះ

រូបមន្តសម្រាប់ការកំណត់តម្លៃរបស់ radii នៃចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍ជាបន្តបន្ទាប់នេះគឺដូចគ្នាបេះបិទបានពិភាក្សាខាងលើបានបន្ថែមតែមួយគត់ដើម្បីភាគយកនៃចំនួនតំបន់នេះដែលចង់បាន។ ក្នុងនោះករណីសមភាពនៃផ្លូវមានភាពខុសគ្នាបានក្លាយទៅជា: CA បាន + + អាន-SN≤ម៉ែត្រ * λ / 2 ឬ CA + + សហ AH-m * λON≤ / 2 ។ វាធ្វើតាមថាកាំនៃតំបន់ដែលចង់បានដែលមានចំនួន "m" កំណត់រូបមន្តដូចខាងក្រោម: P = _{√ម៉ែត្រ} (m * λសហ + + គូ OH *) / (CO + + គូ OH) = ₁ P បាន√m

បូកសរុបលទ្ធផលមធ្យម

វាអាចត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាសម្រាប់តំបន់បំបែក - ការបំបែកនៃប្រភពពន្លឺអនុវិទ្យាល័យដើម្បីផ្គត់ផ្គង់ថាមពលមានតំបន់ដូចគ្នា, _{ដូចជាម៉ែត្រ} n = π * ៛ ² _{ម៉ែត្រ} - π * ៛ ² _{ម៉ែត្រ-1} = π * ₁ P បាន ² = P បាន _{1 ។} ពន្លឺចេញពីតំបន់ជិតខាងមកនៅក្នុង Fresnel ដំណាក់កាលផ្ទុយ, ដោយសារតែមានភាពខុសគ្នានៃចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍ជិតខាងផ្លូវតាមនិយមន័យជាការបានពាក់កណ្តាលរលកស្មើនៃពន្លឺ។ Generalizing លទ្ធផលនេះយើងសន្និដ្ឋានថាការបំបែកនៃរន្ធនៅលើរង្វង់ (ដូចពន្លឺពីប្រទេសជិតខាងដែលឈានដល់អ្នកសង្កេតការណ៍ជាមួយនឹងភាពខុសដំណាក់កាលមួយថេរ) ដែលមានន័យថាការបំបែកចិញ្ចៀននៅតំបន់ដូចគ្នានេះ។ ការអះអាងនេះត្រូវបានបង្ហាញឱ្យឃើញយ៉ាងងាយស្រួលដោយមានជំនួយពីបញ្ហានេះ។

តំបន់ Fresnel សម្រាប់រលកយន្តហោះមួយ

សូមពិចារណាការវិភាគតំបន់ទៅក្នុងកងស្តើងបើកនៃតំបន់ស្មើគ្នា។ រង្វង់ទាំងនេះគឺជាប្រភពពន្លឺអនុវិទ្យាល័យ។ ទំហំនៃការមកដល់រលកពន្លឺពីសង្វៀនគ្នាដើម្បីសង្កេតការណ៍ប្រមាណដូចគ្នា។ លើសពីនេះទៀតភាពខុសគ្នាដំណាក់កាលពីជួរដែលនៅជាប់គ្នានៅចំណុចនេះគឺក្រុមហ៊ុន H ផងដែរដូចគ្នា។ ក្នុងករណីនេះដែលជាទំហំស្មុគស្មាញនៅពេលអ្នកសង្កេតការណ៍បានបន្ថែមទៀតថានៅក្នុងផ្នែកមួយដែលសំណុំបែបបទស្មុគស្មាញនៃយន្តហោះតែរង្វង់ - ធ្នូ។ ទំហំសរុបនៃការដូចគ្នា - អង្កត់ធ្នូ។ ឥឡូវនេះការផ្លាស់ប្តូរពិចារណាអំពីរបៀបនៃប្រមាណវិធីបូកនៃគំរូអំព្លីនៅក្នុងករណីនៃការផ្លាស់ប្តូរនៃកាំនៃរន្ធខណៈពេលដែលរក្សាប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សេងទៀតនៃបញ្ហានេះ។ ក្នុងករណីថាប្រសិនបើរន្ធបើកតំបន់តែមួយគត់សម្រាប់អ្នកសង្កេតការណ៍លំនាំផ្នែកបានបន្ថែមត្រូវបានផ្ដល់ circumferential ។ ទំហំនៃការចិញ្ចៀនចុងក្រោយគឺត្រូវបានបង្វិលតាមមុំπមួយដែលទាក់ទងទៅនឹងផ្នែកកណ្តាល, ឧ។ ឃេភាពខុសគ្នាផ្លូវនៃតំបន់ជាលើកដំបូងនៅតាមនិយមន័យស្មើទៅនឹងλ / 2 ។ មុំនេះនឹងត្រូវបានមានន័យថាπនឹងមានពាក់កណ្តាលអំព្លីទុនោះបរិមាត្រ។ ក្នុងករណីនេះការបូកនៃតម្លៃទាំងនេះនៅចំណុចការអង្កេតនេះគឺសូន្យ - សូន្យ ប្រវែងអង្កត់ធ្នូ។ បើសិនជាចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍បីនឹងត្រូវបានបើក, បន្ទាប់មករូបភាពនឹងតំណាងឱ្យពាក់កណ្តាលនិងជារង្វង់ដូច្នេះនៅលើ។ អំព្លីនៅក្នុងចំណុចសង្កេតការណ៍របស់សូម្បីតែមួយចំនួននៃចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍នេះគឺសូន្យ។ ហើយនៅក្នុងករណីនេះនៅពេលប្រើ ចំនួនសេសនៃ រង្វង់, វានឹងស្មើនឹងតម្លៃអតិបរមានិងប្រវែងនៃអង្កត់ផ្ចិតនៅក្នុងប្លង់កុំផ្លិចនៃទំហំលើសពីនេះទៀត។ គោលដៅខាងលើគឺជាវិធីសាស្រ្តនៃការបើកចំហយ៉ាងពេញលេញតំបន់ Fresnel ។

សង្ខេបអំពីករណីពិសេស

សូមពិចារណាលក្ខខណ្ឌកម្រណាស់។ ពេលខ្លះដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាដែលបណ្តារដ្ឋមួយចំនួនប្រភាគប្រើតំបន់ Fresnel ។ ក្នុងករណីនេះស្ថិតក្រោមចិញ្ចៀនពាក់កណ្តាលរង្វង់លំនាំដឹងត្រីមាស, ដែលនឹងបានទាក់ទងទៅនឹងពាក់កណ្តាលតំបន់នៃតំបន់ដំបូងនេះ។ គណនាដូចគ្នានេះដែរតម្លៃប្រភាគផ្សេងទៀត។ ពេលខ្លះស្ថានភាពនេះបានបង្ហាញថាចំនួនប្រភាគមួយចំនួននៃចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍បិទនិងបើកចំហច្រើនដូច្នេះ។ នៅក្នុងករណីនេះ, ទំហំសរុបនៃវ៉ិចទ័រវាលនេះត្រូវបានរកឃើញថាជាភាពខុសគ្នានៃទំហំនៃភារកិច្ចពីរនេះ។ ពេលដែលទាំងអស់គឺបើកចំហតំបន់, បន្ទាប់មកមានឧបសគ្គនៅក្នុងផ្លូវនៃរលកពន្លឺនោះទេរូបភាពនេះនឹងមើលទៅដូចវង់មួយ។ វាប្រែចេញនោះទេព្រោះពេលដែលអ្នកបើកមួយចំនួនធំនៃចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍គួរតែយកទៅក្នុងគណនីពឹងផ្អែកនៃការបំភាយនៃប្រភពពន្លឺដល់ចំណុចសង្កេតការណ៍និងទិសដៅនៃប្រភពអនុវិទ្យាល័យនេះ។ យើងបានរកឃើញថាពន្លឺបានមកពីតំបន់ដែលមានចំនួនខ្ពស់ជាងនេះមានទំហំតូចមួយ។ មជ្ឈមណ្ឌល Helix ទទួលបានគឺស្ថិតនៅក្នុងរង្វង់ពាក់កណ្តាលនៃចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍ទីមួយនិងទីពីរ។ ដូច្នេះអំព្លីទីវាលទាំងអស់ក្នុងករណីដែលជាកន្លែងដែលអាចមើលឃើញគឺមានតំបន់ជាងពីរដងជាងតិចបើកចំហថាសដំបូងនៅមួយនេះនិងអាំងតង់ស៊ីតេខុសគ្នាដោយបួនដង។

ពន្លឺប្រាក់ស្យុង Fresnel

សូមមើលនៅអ្វីដែលមានន័យដោយពាក្យនេះ។ ដែលគេហៅថាលក្ខខណ្ឌប្រាក់ស្យុង Fresnel នៅពេលដែលបានតាមរន្ធដែលបានបើកវិស័យមួយចំនួន។ ប្រសិនបើយើងនឹងបើកការជាច្រើននៃចិញ្ចៀនមួយ, បន្ទាប់មកជម្រើសនេះអាចត្រូវបានមិនអើពើ, ដែលត្រូវបានបញ្ចេញក្នុងការប៉ាន់ប្រអុបទិកធរណីមាត្រទៅ។ ក្នុងករណីដែលជាកន្លែងដែលរន្ធតាមរយៈការត្រូវបានបើកសម្រាប់អ្នកសង្កេតការណ៍ប្រកបដោយចីរភាពតំបន់តិចជាងមួយស្ថានភាពនេះត្រូវបានគេហៅថា ប្រាក់ស្យុង Fraunhofer ។ គាត់ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាការពេញចិត្តប្រសិនបើប្រភពពន្លឺនិងចំណុចនៃអ្នកសង្កេតការណ៍គឺមាននៅក្នុងចម្ងាយគ្រប់គ្រាន់ពីរន្ធ។

ការប្រៀបធៀបនៃកញ្ចក់ចានតំបន់និង

ប្រសិនបើអ្នកបានបិទសេសតំបន់ Fresnel ទាំងអស់ឬសូម្បីតែទាំងអស់ខណៈពេលដែលនៅសង្កេតការណ៍គឺមានរលកពន្លឺជាមួយនឹងទំហំកាន់តែធំ។ ចិញ្ចៀនគ្នានៃប្លង់កុំផ្លិចផ្តល់នូវរង្វង់ពាក់កណ្តាល។ ដូច្នេះប្រសិនបើបានចាកចេញពីបើកចំហតំបន់សេសបន្ទាប់សរុបដែលនឹងវិលជាលក្ខណៈស្ពៀតែ halves នៃរង្វង់ដែលរួមចំណែកដល់ទំហំសរុបនៃ "ការបាតឡើង" ។ ឧបសគ្គនៅក្នុងផ្លូវនៃរលកពន្លឺដែលក្នុងនោះមានតែមួយប្រភេទនៃចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍បើកចំហ, ដែលហៅថាចានតំបន់នេះ។ អាំងតង់ស៊ីតេនៃពន្លឺនៅសង្កេតការណ៍ម្តងហើយម្តងទៀតលើសពីអាំងតង់ស៊ីតេនៃពន្លឺនៅលើចាននោះ។ នេះគឺដោយសារតែការពិតដែលថារលកពន្លឺនៃចិញ្ចៀនបើកចំហគ្នាត្រូវបានដាក់ទង់ទៅនឹងសង្កេតការណ៍នៅក្នុងដំណាក់កាលដូចគ្នានេះ។

សកម្មភាពស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានអង្កេតឃើញជាមួយនឹងការផ្តោតពន្លឺជាមួយនឹងកញ្ចក់មួយ។ វាមិនដូចចាន, ចិញ្ចៀនអាពាហ៍ពិពាហ៍ទេមិនត្រូវបានបិទហើយផ្លាស់ទីពន្លឺនៅក្នុងតំណាក់កាលដោយπ * (2 π * ម៉ែត្រ) ពីរង្វង់ដែលបិទចានតំបន់។ ជាលទ្ធផល, ទំហំនៃរលកពន្លឺគឺត្រូវបានកើនឡើងទ្វេដង។ លើសពីនេះទៅទៀតកញ្ចក់លុបបំបាត់ការដែលគេហៅថាការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលចំរាស់ដែលស្ថិតនៅក្នុងរង្វង់ចិញ្ចៀនតែមួយ។ វាបានពង្រីកនៅលើយន្តហោះស្មុគ្រស្មាញនៃរង្វង់ពាក់កណ្តាលសម្រាប់តំបន់គ្នានៅភាគបន្ទាត់ត្រង់។ ជាលទ្ធផលកើនឡើងដោយអំព្លីទុដងπ, និងកញ្ចក់តំរៀបស្លឹកប្លង់កុំផ្លិចទាំងមូលពន្លាទៅជាបន្ទាត់ត្រង់។