مداخلت پیٹرن. زیادہ سے زیادہ اور کم سے کم کی شرائط

مداخلت کے پیٹرن - یہ شعاعوں جس کے مرحلے میں ہیں یا ایک دوسرے کے ساتھ کے مرحلے سے باہر ہیں کی وجہ سے کیا جاتا ہے کہ روشنی یا سیاہ داریوں ہے. ان مراحل (اضافہ یا کمی کی سمت میں) موافق اگر روشنی کی لہروں اور طرح، لاگو کیا جب شامل کر رہے ہیں، یا وہ antiphase میں ہیں تو وہ ایک دوسرے کو منسوخ. یہ مظاہر بالترتیب تعمیری اور تخریبی مداخلت کہا جاتا ہے. monochromatic روشنی بیم تو تمام لہروں ایک ہی لمبائی ہے جس نے دو تنگ slits کے نتیجے بیم کے دو سے ہدایت کیا جا سکتا ہے (تجربہ پہلے تھامس نوجوان، انگریزی سائنسدان، جو، اس کا شکر روشنی کی لہر نوعیت کہ نتیجے پر پہنچا کر 1801 میں منعقد کیا گیا تھا) کے ذریعے گزر جاتا ہے ایک فلیٹ سکرین جس بجائے دو اتیویاپی جگہوں میں مداخلت کنارے بنائے گئے ہیں پر - یکساں روشنی اور سیاہ علاقوں کی طرز باری. اس رجحان کے تمام نظری interferometers میں مثال کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے.

superposition کے

superimposed کیا لہروں کے رویے کو بیان کرتا ہے کہ لہروں کی ایک superposition کے کی خصوصیت. اس کا اصول یہ حقیقت کسی کا superimposed دو لہروں کے خلا میں، کے نتیجے میں خلل فرد رکاوٹ کے الجبری رقم کے برابر ہے جب کہ میں مضمر ہے. کبھی کبھی بڑے perturbations کے اوپر اس اصول کی خلاف ورزی کر رہا ہے. یہ سادہ رویے مداخلت مظاہر کہا جاتا ہے کے اثرات کی ایک بڑی تعداد کی طرف جاتا ہے.

مداخلت رجحان دو انتہاؤں کی طرف سے خصوصیات. دو لہروں تعمیری Maxima کی موافق ہے، اور وہ ایک دوسرے کے ساتھ کے مرحلے میں ہیں. superposition کے کا نتیجہ خرابی کی مضبوطی ہے. نتیجے مخلوط لہر کے طول و عرض انفرادی amplitudes کی رقم کے برابر ہے. اس کے برعکس، ایک لہر کی زیادہ سے زیادہ میں تباہ کن مداخلت دوسرا کم از کم کے ساتھ موافق ہے - وہ اپوزیشن میں ہیں. مشترکہ لہر کے طول و عرض اس کے اجزاء کے حصے میں امپلاٹیس کے درمیان فرق کے برابر ہے. جہاں وہ برابر ہیں صورت میں، یہ مکمل طور پر تباہ کن مداخلت ہے، اور کل میڈیم کی perturbation کے صفر ہے.

نوجوان کے تجربے

دو ذرائع کی مداخلت پیٹرن واضح طور پر اتیویاپی لہروں کی موجودگی کی طرف اشارہ کرتا. تھامس نوجوان جو کہ روشنی کا مشورہ دیا - superposition کے کے اصول پر عمل کرتا ہے جو ایک لہر. ان کے مشہور کامیابی تعمیری اور تخریبی کے تجرباتی مظاہرہ تھا روشنی کی مداخلت 1801 میں فطرت میں نوجوان کے تجربات کا جدید ورژن صرف یہ معقول روشنی کے ذرائع کو استعمال کرتا ہے میں مختلف ہے. لیزر یکساں معتم سطح میں دو متوازی slits کے منور. ان کے ذریعے روشنی کا انتقال، ایک ریموٹ اسکرین موجود ہے. slits کے درمیان چوڑائی طول موج کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے جب، ستادوستیی آپٹکس کے قوانین زواج - سکرین پر دو روشن علاقوں پر دیکھا. تاہم، جب تقرب slits کے diffracted روشنی اور لہروں کی سکرین پر ایک دوسرے پر superimposed کر رہے ہیں. diffraction کے خود روشنی کی لہر نوعیت کا ایک نتیجہ ہے، اور اس اثر کی ایک اور مثال ہے.

مداخلت پیٹرن

superposition کے کے اصول روشن سکرین پر کے نتیجے میں شدت کی تقسیم کا تعین کرتا ہے. مداخلت پیٹرن وقت ہوتی اسکرین میں درار سے راہ فرق طول موج (0، λ، 2λ، ...) کی پوری تعداد کے برابر ہے جب. یہ فرق highs کے ایک ہی وقت میں آیا ہے کہ یقینی بناتا ہے. تباہ کن مداخلت اس وقت ہوتی ہے جب راستے فرق نصف کی طرف سے آفسیٹ طول موج کی ایک عددی تعداد کے برابر (λ / 2، 3λ / 2، ...). جنگ superposition کے یکساں طور پر spaced بینڈ یا زیادہ شدت کے علاقوں کو مکمل تباہ کن سیاہ علاقوں کے ذریعے الگ تعمیری مداخلت کے علاقوں، پر اسی کی ایک سیریز کی طرف جاتا ہے کہ ظاہر کرنے ہندسی دلائل کا استعمال کیا.

پچ

دو slits کے ساتھ ایک اہم پیرامیٹر ستادوستی روشنی طول موج λ کے تناسب اور D سوراخ کے درمیان فاصلہ ہے. λ / D 1 کے مقابلے میں بہت کم ہے تو، بینڈ کے درمیان فاصلے چھوٹے ہوں گے اور ایک دوسرے پر حاوی اثرات کا مشاہدہ نہیں کر رہے ہیں. باریک بینی سے spaced slits کے کو استعمال کرتے ہوئے، جنگ روشنی اور سیاہ علاقوں کو تقسیم کرنے کے قابل تھا. اس طرح، وہ نظر آتا ہے روشنی رنگوں کا طول موج کا تعین. ان اثرات کو کچھ شرائط کے تحت مشاہدہ کر رہے ہیں یہی وجہ ہے کہ ان کے انتہائی چھوٹے قدر وضاحت کرتا ہے. تعمیری اور تخریبی مداخلت کے علاقوں کو تقسیم کرنے، روشنی کی لہروں کے ذریعہ کے درمیان فاصلہ بہت چھوٹا ہونا ضروری ہے.

طول موج

مداخلت کے اثرات کا معائنہ دو دیگر وجوہات کی بنا پر چیلنج دے رہا ہے. سب سے زیادہ روشنی کے ذرائع داریوں کے درمیان ایک وقفہ کے ساتھ ایک دوسرے کو، ہر پر superimposed ایک سے زیادہ مداخلت کے پیٹرن کی تشکیل کے نتیجے میں، ایک مسلسل طول موج سپیکٹرم کا اخراج. یہ جیسا کہ مکمل تاریکی کے علاقوں میں سب سے زیادہ اعلان اثرات، ختم.

coherency

یہ مداخلت وقت کی ایک طویل مدت کے دوران مشاہدہ کیا جا سکتا ہے، یہ معقول روشنی کے ذرائع استعمال کرنے کے لئے ضروری ہے. اس کا مطلب ہے کہ تابکاری کے ذرائع ایک مسلسل مرحلے تعلقات کو برقرار رکھنا لازمی ہے. مرحلے میں یا مرحلے اپوزیشن میں، یا کچھ انٹرمیڈیٹ ریاست میں یا تو - مثال کے طور پر، ایک ہی تعدد کے دو ہارمونک لہروں ہمیشہ خلا میں ہر نقطہ کرنے کے لئے ایک مقررہ مرحلے رشتہ ہے. تاہم، روشنی کے ذرائع کے سب سے زیادہ سچا ہارمونک لہر اخراج. اس کے بجائے، وہ بے ترتیب مرحلے تبدیلی فی سیکنڈ اوقات کے لاکھوں پایا جاتا ہے جس میں روشنی، اخراج. اس طرح کی تابکاری اسمبدق کہا جاتا ہے.

مثالی ذریعہ - لیزر

دو اسمبدق ذرائع میں خلا میں لہروں کا superimposed جب مداخلت اب بھی منایا جاتا ہے، لیکن مداخلت کے پیٹرن ایک بے ترتیب مرحلے شفٹ کے ساتھ مل کر، تصادفی مختلف ہوتی ہیں. روشنی سینسر، آنکھوں سمیت تیزی سے بدلتی ہوئی تصویر کو رجسٹر نہیں کر سکتے ہیں اور صرف کچھ وقت کی اوسط شدت. لیزر بیم تقریبا مونوکروم (میٹر. E. ایک واحد طول موج پر مشتمل) ہے اور ایک highly-. اس مداخلت کے اثرات کا مشاہدہ کرنے والے کے لئے ایک مثالی روشنی ذریعہ ہے.

تعدد کا تعین

جنگ 1802 کے بعد نظر آتا ہے روشنی کی پیمائش طول موج کی اس کے تقریبا تعدد کا حساب کرنے کے وقت دستیاب روشنی کی ناکافی درست رفتار کے ساتھ correlated کیا جا سکتا. مثال کے طور پر، سبز روشنی کے بارے میں 6 × ¹⁴ اکتوبر ہرٹج کے برابر ہے. یہ تعدد اس سے بڑا شدت کے کئی احکامات ہے میکانی کمپن کی. مقابلے کے لئے، ایک شخص 2 * ¹⁰ اپریل ہرٹج تک تعدد کے ساتھ آواز سن سکتے ہیں. کیا بالکل شرح سے مختلف ہوتی ہے اب بھی اگلے 60 سال کے لئے ایک معمہ بنی رہی.

پتلی فلموں میں مداخلت

مشاہدہ اثرات تھامس نوجوان کی طرف سے استعمال ڈبل درار ہندسہ تک محدود نہیں کر رہے ہیں. طول موج کے ساتھ موازنہ ایک فاصلے سے علیحدہ دو سطحوں سے کرنوں کی عکاسی کرتا ہے اور اپورتن ہے، تو مداخلت پتلی فلموں میں ہوتا ہے. سطح کے درمیان کی فلم کے کردار ایک خلا، ہوا، مائع یا کسی بھی شفاف ٹھوس جسم ادا کر سکتا ہے. مرئی روشنی میں مداخلت کے اثرات چند مائیکرومیٹر کے سائز کی طرف سے محدود ہیں. تمام فلم کی ایک مشہور مثال ایک بلبلا ہے. روشنی کی عکاسی اس سے دو لہروں کی ایک superposition کے ہے - ایک سامنے کی سطح سے جھلکتی ہے، اور دوسرا - پیٹھ پر. وہ خلا میں وورلیپ اور ایک دوسرے کو شامل کیا. صابن فلم کی موٹائی پر منحصر ہے، دو لہروں تعمیری یا destructively تعامل سکتا ہے. مداخلت کے پیٹرن کی ایک مکمل حساب کتاب طول موج λ تعمیری مداخلت λ / 4 کی ایک فلم کی موٹائی کے لئے منایا جاتا ہے، 3λ / 4 کے ساتھ روشنی، 5λ / 4، وغیرہ، اور تباہ کن کے لیے ہے کہ اشارہ کرتا ہے - ... λ کرنے / 2، λ، 3λ / 2، ...

حساب لگانے کے لیے صیغہ

مداخلت رجحان بہت سے استعمال کرتا تھا، تو یہ اس سے متعلق بنیادی مساوات کو سمجھنے کے لئے ضروری ہے. درج ذیل مساوات اس کے دو سب سے زیادہ عام مقدمات کے لئے، مداخلت سے وابستہ مختلف اقدار کے حساب اجازت دیتے ہیں.

میں مقام کی روشنی سٹرپس نوجوان کی تجربہ، .. تعمیری مداخلت کے ساتھ یعنی سائٹس اظہار کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے: Y _{روشنی ہے.} = (ΛL / D) میٹر، جہاں λ - طول موج؛ M = 1، 2، 3، ...؛ D - slits کے درمیان فاصلے؛ L - فاصلے کو نشانہ بنانے کے لئے.

.. مقام تاریک بینڈ، یعنی تخریبی تعامل کے علاقوں کی طرف سے دیا جاتا ہے: Y _{تاریک ہے.} = (ΛL / D) (M + 1/2).

پتلی فلموں میں - - دوسرے پرجاتی مداخلت کے تعمیری یا تخریبی superposition کے کی موجودگی فلم کی موٹائی اور اس کا اپورتک انڈیکس پر منحصر ہے جس میں عکاسی کی لہروں کے مرحلے شفٹ، تعین کرتا ہے. پہلی مساوات ایسی تبدیلی کی عدم موجودگی کی صورت، اور دوسری کو بیان - نصف طول موج کی ایک شفٹ:

2nt = mλ؛

2nt = (M + 1/2) λ.

یہاں، λ - طول موج؛ M = 1، 2، 3، ...؛ ٹی - راستے فلم میں طے؛ N - اپورتن کے انڈیکس.

نوعیت کے اعتبار سے معائنہ

سورج بلبلا پر چمکتا ہے جب، آپ، روشن رنگ داریوں کو دیکھنے کے کر سکتے ہیں مختلف طول موج تباہ کن مداخلت کا نشانہ بنایا اور عکاسی سے ہٹا دیا جاتا ہے. باقی عکاسی روشنی کو ایک تکمیلی رنگ ہٹانے کے طور پر ظاہر ہوتا ہے. مثال کے طور پر تباہ کن مداخلت کے نتیجے میں غائب سرخ جزو ہے کے طور پر اگر، عکاسی نیلے رنگ ہو جائے گا. پانی پر تیل کی پتلی فلم اسی طرح کا اثر پیدا کرتا ہے. فطرت میں، مور اور hummingbirds، اور کچھ برنگ کے گولوں سمیت کچھ پرندوں کے پروں روشن نظر، رنگ تبدیل کرتے وقت آپ کو دیکھنے کے زاویہ کو تبدیل جب. یہاں نظری طبیعیات پتلی پرتوں ڈھانچے یا arrays کے سلاخوں کی عکاسی کرتی طرف سے عکاسی روشنی لہروں کی مداخلت ہے. اسی طرح موتی اور شیل موتی کی ایک سے زیادہ تہوں سے مظاہر کی superposition کے سبب، آنکھ کی پتلی ہے. جیسے دودیا پتھر قیمتی پتھر، خرد کروی ذرات کی طرف سے قائم باقاعدہ ڈھانچے سے روشنی کے بکھرنے کی وجہ سے ہونے نمائش خوبصورت مداخلت پیٹرن.

درخواست

روزمرہ کی زندگی میں روشنی مداخلت کے مظاہر میں سے بہت سے تکنیکی ایپلی کیشنز ہیں. وہ طبیعیات کے کیمرے آپٹکس مبنی ہیں. عمومی لینس antireflection کوٹنگ ایک پتلی فلم ہے. اس کی موٹائی اور شعاعوں کے اپورتن تاکہ جھلکتی نظر آنے والی روشنی کی تباہ کن مداخلت پیدا کرنے کے لئے منتخب کیا جاتا ہے. ایک تنگ طول موج کی حد کے اندر اندر صرف تابکاری کے گزرنے کے لئے ارادہ کیا اور اس وجہ سے پتلی فلموں کی ایک سے زیادہ تہوں پر مشتمل مزید خصوصی ملعمع کاری کے فلٹر کے طور پر استعمال کر رہے ہیں. کثیر کوٹنگز بھی فلکیات کے دوربین کا آئینہ کے عکاسی، کے ساتھ ساتھ اپٹیکل لیزر resonators بڑھانے کے لئے استعمال ہوتے ہیں. Interferometry - رشتہ دار فاصلے میں چھوٹے تبدیلیاں رجسٹر کرنے کے لئے استعمال درست پیمائش کے طریقوں - روشنی کی شفٹوں میں اور عکاسی روشنی کی طرف سے تیار تاریک بینڈ کے مشاہدے پر مبنی ہے. مثال کے طور پر مداخلت کے پیٹرن میں تبدیلی کس طرح کی ایک پیمائش، ایک نظری طول موج گوشے میں نظری اجزاء کی سطحوں کے گھماو قائم کرنے کے لئے اجازت دیتا ہے.