کیوں Fresnel کے زون

Fresnel کے زون - علاقوں آواز یا روشنی لہروں کی سطح کی آواز diffraction کے نتائج یا روشنی کا حساب کرنے کے لئے ہے جس میں ہے. یہ طریقہ سب سے پہلے 1815 O.Frenel میں لاگو کیا گیا تھا.

تاریخی معلومات

Augustin کی-سے Zhan Frenel (10.06.1788-14.07.1827) - فرانسیسی بوتیکشاستری. وہ جسمانی آپٹکس کی خصوصیات کا مطالعہ کرنے کے لئے اپنی زندگی وقف. انہوں نے 1811 میں E. Malus کے اثر و رسوخ کے تحت آزادانہ طور پر طبیعیات مطالعہ کرنے کے لئے شروع کر دیا، جلد آپٹکس کے میدان میں تجرباتی تحقیق میں دلچسپی بن گیا. 1814 میں، مداخلت کے اصول "rediscovered کیا"، اور 1816 میں Huygens کے معروف اصول، ربط اور ابتدائی لہروں کی مداخلت کا تصور متعارف کرایا ہے جس میں شامل کیا. 1818 میں، کیا کام پر تعمیر، وہ اصول تیار روشنی diffraction کی. وہ کنارے سے diffraction کے پر غور کرنے کی پریکٹس، کے ساتھ ساتھ ایک سرکلر سوراخ متعارف کرایا. کئے گئے تجربات، اب کلاسیکی، روشنی مداخلت کے biprism اور bizerkalami ساتھ. 1821 میں انہوں نے روشنی کی لہروں کی قاطع فطرت کی حقیقت ثابت ہوا 1823 میں سرکلر اور انڈاکار پولرائزیشن کھول دیا. وہ لہر نمائندگی رنگین پولرائزیشن، کے ساتھ ساتھ ہوائی جہاز کی گردش کی بنیاد پر وضاحت کی روشنی کی پولرائزیشن کی اور birefringence. 1823 میں انہوں نے اپورتن اور کے قوانین قائم کی روشنی کی عکاسی دو میڈیا کے درمیان ایک مقررہ فلیٹ کی سطح پر. جنگ کے ساتھ ساتھ لہر آپٹکس کے خالق سمجھا. جیسا کہ ایک عکس یا ایک Fresnel کے biprism Fresnel کے کئی مداخلت آلات، کے موجد ہے. اس مینارہ الیومینیشن کے ایک بنیادی نیا طریقہ کے بانی سمجھا.

نظریہ کا ایک تھوڑا سا

کسی بھی شکل کی ایک سوراخ کے لئے اور عام طور پر اس کے بغیر Fresnel کے diffraction کے ممکن تعین. تاہم، امکانات کے پیش نظر کے نقطہ نظر سے یہ ایک سرکلر سوراخ شکل میں اس کا علاج کرنے کے لئے سب سے بہتر ہے. اس صورت میں، روشنی ماخذ اور مشاہدے نقطہ سکرین طیارے پر کھڑا ہے اور سوراخ کے مرکز کے ذریعے گزر جاتا ہے کہ ایک لائن پر ہونا ضروری ہے. اصل میں، Fresnel کے زون میں کسی بھی سطح جس کے ذریعے روشنی کی لہروں کو توڑ سکتا ہے. مثال کے طور پر equiphase سطح. تاہم، اس صورت میں یہ فلیٹ زون سوراخ توڑنے کے لئے آسان ہو جائے گا. اس کے لئے ہم سے نہ صرف پہلے Fresnel کے زون کے رداس کا تعین کرنے کی اجازت دے گا، بلکہ بے ترتیب اعداد کے ساتھ اپ کی پیروی ایلیمنٹری نظری مسائل، غور کریں.

بجتی ہے کے سائز کا تعین کرنے کے کام

فلیٹ سوراخ کی سطح پر روشنی ماخذ (نقطہ سی) اور مبصر (نقطہ ایچ) کے درمیان ہے کہ تصور کرنا شروع کرنے کے لئے. یہ لائن CH پر کھڑا ہے. CH طبقہ گول سوراخ مرکز (نقطہ اے) کے ذریعے گزر جاتا ہے. چونکہ ہمارا مقصد ہے توازن کا محور، Fresnel کے زون بجتی کی شکل میں ہو جائے گا. ایک فیصلہ ایک صوابدیدی تعداد (میٹر) کے ساتھ ان حلقوں کے رداس کے عزم کو کم کیا جائے گا. زیادہ سے زیادہ قیمت زون کے رداس کہلاتا ہے. مسئلہ یہ ہے کہ، یعنی، اضافی تعمیر کرنا ضروری ہے کو حل کرنے کے لئے: افتتاح کے جہاز میں ایک صوابدیدی پوائنٹ (A) کا انتخاب کریں اور اس سے متصل مشاہدے کے نقطہ اور روشنی ذریعہ سے براہ راست لائن طبقات. نتیجہ ایک مثلث SAN ہے. اس کے بعد آپ کو یہ دکھانے کی روشنی کی لہر SAN کے راستے مبصر کو پہنچنے ہیں تاکہ، ایک راہ CH لگے گا کہ مقابلے میں ایک طویل راستے کو منتقل کر سکتے ہیں. یہ راستہ فرق CA + AN-CH فرق کی وضاحت کرتا ہے کہ لہر مراحل کے درمیان ثانوی ذرائع (ایک اور D) مشاہدے نقطہ پر سے گزر رہے ہیں کا مطلب ہے. اس قیمت سے اس نقطہ پر مبصر کی حیثیت، اور اس وجہ سے روشنی کی شدت کے ساتھ نتیجے میں مداخلت لہروں منحصر ہے.

پہلی رداس کے حساب

ہم راہ فرق سے نصف روشنی طول موج (λ / 2) کے برابر ہے تو اس کی روشنی antiphase میں مبصر کے لئے آ رہا ہے تلاش کریں. اس راہ فرق λ / 2 سے کم ہو جائے گا تو اس کی روشنی میں ایک ہی مرحلے میں آ جائے گا کہ یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے. یہ حالت CA + AN-SN≤ λ / 2، تعریف کی طرف سے، حالت نقطہ A پہلی انگوٹی میں واقع ہے، یعنی یہ پہلی Fresnel کے زون ہے. اس صورت میں، دائرے راستے فرق کی حد نصف روشنی کی طول موج کے برابر ہے. لہذا یہ مساوات پہلی زون کے رداس، یوں تعبیر P ₁ تعین کرنے کے _لئے. راستے فرق / 2 λ کے مطابق ہے، تو یہ طبقہ OA کے برابر ہو جائے گا. اس صورت میں، فاصلے کافی CO چھید قطر (عام طور پر صرف اس طرح کے پیکر کی علامت سمجھا جاتا) حد سے تجاوز ہے تو، سب سے پہلے علاقے کے ستادوستیی رداس کے تحفظات مندرجہ ذیل فارمولے کی طرف سے وضاحت کی گئی ہے: P ₁ = √ (λ * CO + OH) / (CO + OH).

Fresnel کے زون کے رداس کے حساب

اس کے نتیجے میں بجتی ہے کے radii کی کی اقدار کا تعین کرنے کے لئے فارمولہ جیسی اوپر بات چیت، صرف مطلوبہ زون تعداد کے شمار کنندہ میں شامل کر سکتے ہیں. راستے فرق کی اس صورت مساوات میں ہو جاتا ہے: CA + AN-SN≤ میٹر * λ / 2 یا CA + ھ-CO-ON≤ میٹر * λ / 2. P _M = √ (M * λ * CO + OH) / (CO + OH) = ₁ P √m: یہ تعداد "M" کے ساتھ مطلوبہ علاقے کا رداس مندرجہ ذیل فارمولے کی وضاحت کرتا ہے کہ مندرجہ ذیل ہے

انٹرمیڈیٹ کے نتائج میزانی

یہ ذکر ہے کہ توڑ زون کے لئے - ایک ہی علاقے رکھنے اور بجلی کی فراہمی کو ثانوی روشنی ماخذ کی علیحدگی، _M طور N = π * R ² _M - π * R ² _M-1 = π * ₁ P ² = P _1. تعریف کی طرف سے ہمسایہ بجتی کا راستہ فرق سے نصف روشنی کی طول موج کے برابر ہونا کیونکہ ہمسایہ Fresnel کے زون سے روشنی، مخالف مرحلے میں آتا ہے. یہ نتیجہ Generalizing، ہم یہ نتیجہ اخذ حلقوں پر سوراخ کے ٹوٹنے (ہمسایہ سے اس طرح کہ روشنی ایک مقررہ مرحلے فرق کے ساتھ مبصر پہنچ جاتا ہے) کہ ایک ہی علاقے میں انگوٹھی توڑنے کا مطلب ہو گا. اس دعوے کو آسانی مسئلہ کی مدد سے ثابت ہو گیا ہے.

ایک جہاز کی لہر لئے Fresnel کے زون

خرابی برابر علاقے کی پتلی بجتی میں کھولنے کے علاقے پر غور کریں. ان حلقوں ثانوی روشنی کے ذرائع ہیں. مبصر کے لئے ہر رنگ سے روشنی کی لہر کی آمد کے طول و عرض، تقریبا ایک ہی. اس کے علاوہ، نقطہ H میں ملحقہ رینج سے مرحلے میں فرق بھی ایک ہی ہے. آرک - اس صورت میں، مبصر پر پیچیدہ امپلاٹیس ایک حلقے کا ایک ایک پیچیدہ طیارے فارم حصے میں شامل کیا گیا. اسی کی کل طول و عرض - ایک راگ. ابھی غور ہے کہ کس طرح سوراخ کے رداس مسئلہ کے دوسرے پہلوؤں کو برقرار رکھتے ہوئے کی تبدیلی کی صورت میں طول و عرض کے summation کے بدلتے پیٹرن. اس صورت میں، اگر سوراخ صرف ایک زون مبصر کے لئے، پیٹرن کا اضافہ کر حصہ circumferentially فراہم کی جاتی ہے کھولتا ہے. گزشتہ انگوٹی کے طول و عرض / 2 λ کو تعریف، برابر کر پر مرکزی حصے کو ایک زاویہ π رشتہ دار، یعنی کی طرف سے گھمایا جاتا ہے. K. پہلی زون کے راستے فرق. یہ زاویہ π مطلب ہو گا حیطہ نصف فریم ہو جائے گا. صفر - اس صورت میں، مشاہدے نقطہ پر ان اقدار کا میزان صفر ہے راگ لمبائی. تین بجتی کھول دیا جائے گا، تو پھر تصویر اسی نصف دائرے اور نمائندگی کریں گے. بجتی کی بھی تعداد کے مبصر کے نقطہ میں حیطہ صفر ہے. اور استعمال کرتے وقت صورت میں طاق عدد حلقوں، یہ زیادہ سے زیادہ قدر اور اس کے علاوہ amplitudes کی مختلط مستوی میں قطر کی لمبائی کے برابر ہو جائے گا. مندرجہ بالا مقاصد کو مکمل طور پر Fresnel کے زون کی کھلی طریقہ ہیں.

خاص طور پر مقدمات کے بارے میں مختصر طور پر

نادر حالات پر غور کریں. کبھی کبھی، مسئلہ ریاستوں Fresnel کے زون کی ایک جزوی تعداد میں استعمال کرتے ہیں اس کو حل کرنے کے لئے. اس صورت میں، نصف انگوٹی کے تحت ایک چوتھائی دائرے پیٹرن، نصف پہلی زون کے علاقے سے مطابقت کرے گا جس کا احساس. اسی طرح کسی بھی دوسرے کسری قدر حساب. کبھی کبھی حالت بجتی کی بعض جزوی تعداد کو بند کر دیا اور اتنا کھلا کہ پتہ چلتا ہے. ایسی صورت میں، میدان ویکٹر کی کل طول و عرض دو کاموں کے امپلاٹیس کے فرق کے طور پر پایا جاتا ہے. جب تمام زونز کھلے ہیں، پھر روشنی کی لہروں کے راستے میں کوئی رکاوٹ، تصویر ایک سرپل طرح نظر آئے گا ہے. کیونکہ آپ کو کھولنے جب بجتی ہے کی ایک بڑی تعداد مبصر نقطہ پر روشنی ماخذ اور سیکنڈری سورس کی سمت کے اخراج کا انحصار اکاؤنٹ میں لینا چاہئے یہ باہر کر دیتا ہے. ہم زیادہ تعداد کے ساتھ زون سے روشنی ایک چھوٹے طول و عرض ہے کہ. سینٹر حاصل ہیلکس پہلے اور دوسرے حلقے کے درمیانی فریم میں ہے. لہذا، کیس، جہاں تمام دستیاب علاقے کھلے پہلے ڈسک کے مقابلے میں دو بار سے کم ہے میں میدان طول و عرض، اور شدت چار بار کی طرف سے مختلف ہے.

Fresnel کے diffraction کے روشنی

چلو اس اصطلاح سے مراد بھی جائزہ لیں. Fresnel کے diffraction کے حالت کہا جاتا ہے، جب سوراخ کے ذریعے کئی علاقوں کھولتا ہے. ہم بجتی ہے کی ایک بہت کھل جائے گا، تو اس اختیار کو نظر انداز کیا جا سکتا ہے، جو کہ ستادوستیی آپٹکس کو تقرب میں ڈالنے کی کوشش کی جاتی ہے. کیس کے ذریعے سوراخ کافی مبصر سے کم ایک زون کے لئے کھول دیا ہے جہاں میں، اس حالت کو کہا جاتا ہے Fraunhofer کی diffraction کے. انہوں نے کہا کہ روشنی ماخذ اور مبصر کے نقطہ سوراخ سے کافی فاصلے پر ہیں تو مطمئن سمجھا جاتا ہے.

زون پلیٹ لینس کا موازنہ اور

آپ تمام طاق یا تمام سے بھی Fresnel کے زون کو بند تو مبصر پر زیادہ سے زیادہ طول و عرض کے ساتھ روشنی کی لہر ہے جبکہ. مختلط مستوی میں سے ہر ایک انگوٹی نصف دائرے دیتا ہے. تو کھلا چھوڑ دیا ہے تو عجیب زون، پھر کل ہی حلقوں کے حصوں، جس میں "نیچے سے اوپر" کی مجموعی طول و عرض میں شراکت سرپل گا. روشنی کی لہر، جس میں کھلی بجتی میں سے صرف ایک قسم، کہا جاتا زون پلیٹ کی راہ میں رکاوٹ. مبصر میں روشنی کی شدت سے بار بار پلیٹ پر روشنی کی شدت کی حد سے تجاوز. یہ حقیقت یہ ہے کہ ہر ایک کھلا رنگ کی روشنی کی لہر ایک ہی مرحلے میں مبصر پر پرچم لگایا جاتا ہے کی وجہ سے ہے.

اسی طرح کی صورتحال ایک لینس کے ساتھ روشنی توجہ مرکوز کے ساتھ منایا جاتا ہے. یہ پلیٹیں برعکس، کوئی بجتی بند کر دیا، اور حلقوں زون پلیٹ کو بند کر دیا ہے سے π * (+ 2 π * M) کی طرف مرحلے میں روشنی منتقل نہیں کر رہے ہیں. نتیجے کے طور پر، روشنی کی لہر کے طول و عرض دگنا ہے. اس کے علاوہ، لینس باہمی مرحلے شفٹوں جس میں ایک انگوٹی کے اندر ہیں نام نہاد ختم. یہ ایک براہ راست لائن کے علاقے میں ہر علاقے کے لئے نصف فریم کا مختلط مستوی پر وسیع کرتا ہے. اس کے نتیجے کے طور پر، π بار کی طرف سے طول و عرض میں اضافہ، اور پوری مختلط مستوی سرپل لینس ایک براہ راست لائن میں آشکار.