การประยุกต์ใช้การรบกวนการรบกวนของฟิล์มบาง

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

วันนี้เราจะพูดถึงการใช้การรบกวนทางวิทยาศาสตร์และชีวิตประจำวัน เปิดเผยความหมายทางกายภาพของปรากฏการณ์นี้และเล่าถึงประวัติศาสตร์ของการค้นพบ

คำจำกัดความและการแจกแจง

ก่อนที่จะพูดถึงความสำคัญของปรากฏการณ์ในธรรมชาติและเทคโนโลยี ก่อนอื่นคุณต้องให้คำจำกัดความก่อน วันนี้เรากำลังพิจารณาปรากฏการณ์ที่เด็กนักเรียนเรียนวิชาฟิสิกส์ ดังนั้น ก่อนที่จะอธิบายการประยุกต์ใช้การแทรกแซงในทางปฏิบัติ ให้เปิดหนังสือเรียนกันก่อน

ประการแรก ควรสังเกตว่าปรากฏการณ์นี้ใช้กับคลื่นทุกประเภท: คลื่นที่เกิดขึ้นบนผิวน้ำหรือระหว่างการวิจัย ดังนั้นการรบกวนคือการเพิ่มขึ้นหรือลดลงในแอมพลิจูดของคลื่นที่เชื่อมโยงกันตั้งแต่สองคลื่นขึ้นไป ซึ่งจะเกิดขึ้นหากมาบรรจบกันที่จุดหนึ่งในอวกาศ maxima ในกรณีนี้เรียกว่า antinodes และ minima เรียกว่า nodes คำจำกัดความนี้รวมถึงคุณสมบัติบางอย่างของกระบวนการแกว่ง ซึ่งเราจะเปิดเผยในภายหลัง

ภาพที่เกิดจากการซ้อนคลื่นทับกัน (และสามารถมีได้มาก) ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเฟสที่การสั่นมาถึงจุดเดียวในอวกาศ

แสงยังเป็นคลื่น

นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปนี้แล้วในศตวรรษที่สิบหก รากฐานของทัศนศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์ถูกวางโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่มีชื่อเสียงระดับโลก ไอแซก นิวตัน เขาเป็นคนแรกที่ตระหนักว่าแสงประกอบด้วยองค์ประกอบบางอย่าง ปริมาณที่กำหนดสีของมัน นักวิทยาศาสตร์ค้นพบปรากฏการณ์การกระจายตัวและการหักเหของแสง และเขาเป็นคนแรกที่สังเกตการรบกวนของแสงบนเลนส์ นิวตันศึกษาคุณสมบัติของรังสี เช่น มุมหักเหในตัวกลางต่างๆ การหักเหของแสงคู่ และโพลาไรเซชัน เขาให้เครดิตกับการใช้คลื่นรบกวนครั้งแรกเพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติ และเป็นนิวตันที่ตระหนักว่าถ้าแสงไม่สั่นสะเทือน มันจะไม่แสดงลักษณะเหล่านี้ทั้งหมด

คุณสมบัติของแสง

คุณสมบัติของคลื่นของแสงได้แก่:

1. ความยาวคลื่น. นี่คือระยะห่างระหว่างเสียงสูงสองอันที่อยู่ติดกันของการแกว่งครั้งเดียว เป็นความยาวคลื่นที่กำหนดสีและพลังงานของรังสีที่มองเห็นได้
2. ความถี่. นี่คือจำนวนคลื่นที่สมบูรณ์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในหนึ่งวินาที ค่านี้แสดงเป็นเฮิรตซ์และเป็นสัดส่วนผกผันกับความยาวคลื่น
3. แอมพลิจูด. นี่คือ "ความสูง" หรือ "ความลึก" ของการแกว่ง ค่าจะเปลี่ยนโดยตรงเมื่อการแกว่งสองครั้งรบกวน แอมพลิจูดแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าถูกรบกวนมากเพียงใดเพื่อสร้างคลื่นนี้โดยเฉพาะ นอกจากนี้ยังกำหนดความแรงของสนาม
4. เวฟเฟส. นี่เป็นส่วนหนึ่งของการสั่นที่เกิดขึ้นในเวลาที่กำหนด หากคลื่นสองคลื่นมาบรรจบกันที่จุดเดียวกันระหว่างการรบกวน ความแตกต่างของเฟสจะแสดงเป็นหน่วยของ π
5. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่สัมพันธ์กันเรียกว่าด้วยลักษณะเดียวกัน การเชื่อมโยงกันของคลื่นสองคลื่นแสดงถึงความคงตัวของความแตกต่างของเฟส ไม่มีแหล่งที่มาตามธรรมชาติของรังสีดังกล่าว พวกมันสร้างขึ้นจากการปลอมแปลงเท่านั้น

การสมัครครั้งแรกเป็นวิทยาศาสตร์

เซอร์ไอแซคทำงานอย่างหนักเพื่อคุณสมบัติของแสง เขาสังเกตเห็นอย่างชัดเจนว่าลำแสงมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อสัมผัสกับปริซึม ทรงกระบอก จาน และเลนส์จากสื่อโปร่งใสการหักเหของแสงต่างๆ ครั้งหนึ่ง นิวตันวางเลนส์แก้วนูนบนแผ่นกระจกโดยให้พื้นผิวโค้งลงและชี้นำลำแสงคู่ขนานมาสู่โครงสร้าง ด้วยเหตุนี้ วงแหวนที่สว่างและมืดในแนวรัศมีจึงแยกจากศูนย์กลางของเลนส์ นักวิทยาศาสตร์เดาได้ทันทีว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวสามารถสังเกตได้ก็ต่อเมื่อมีสมบัติเป็นระยะในแสงที่ดับลำแสงที่ไหนสักแห่งและที่ใดที่หนึ่งตรงกันข้ามปรับปรุงมัน เนื่องจากระยะห่างระหว่างวงแหวนขึ้นอยู่กับความโค้งของเลนส์ นิวตันจึงสามารถคำนวณความยาวคลื่นของการสั่นได้โดยประมาณ เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษค้นพบการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์การรบกวนที่เป็นรูปธรรม

สัญญาณรบกวน

การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของแสงที่จำเป็นในการตั้งค่าและดำเนินการทดลองใหม่ ประการแรก นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้วิธีสร้างคานที่สัมพันธ์กันจากแหล่งที่ต่างกันพอสมควร เมื่อต้องการทำเช่นนี้ การไหลจากตะเกียง เทียน หรือดวงอาทิตย์ ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนโดยใช้อุปกรณ์ออปติคัล ตัวอย่างเช่น เมื่อลำแสงกระทบแผ่นกระจกที่มุม 45 องศา แล้วจึงเป็นส่วนหนึ่งหักเหและผ่านไป และสะท้อนบางส่วน หากกระแสเหล่านี้สร้างขนานกันโดยใช้เลนส์และปริซึม ความต่างของเฟสจะคงที่ ดังนั้นในการทดลอง แสงจะไม่ออกมาเหมือนพัดลมจากแหล่งกำเนิดแสง ลำแสงจึงถูกสร้างขนานกันโดยใช้เลนส์โฟกัสระยะใกล้

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ด้วยแสง พวกเขาก็เริ่มศึกษาปรากฏการณ์การรบกวนบนรูต่างๆ ซึ่งรวมถึงร่องแคบหรือรอยแยกเป็นชุด

การรบกวนและการเลี้ยวเบน

ประสบการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้นเป็นไปได้เนื่องจากคุณสมบัติอื่นของแสง - การเลี้ยวเบน การเอาชนะสิ่งกีดขวางที่มีขนาดเล็กพอที่จะเปรียบเทียบกับความยาวคลื่น การสั่นสามารถเปลี่ยนทิศทางของการแพร่กระจายได้ ด้วยเหตุนี้ หลังจากกรีดแคบ ส่วนหนึ่งของลำแสงจะเปลี่ยนทิศทางของการขยายพันธุ์และทำปฏิกิริยากับคานที่ไม่เปลี่ยนมุมเอียง ดังนั้นการประยุกต์ใช้การรบกวนและการเลี้ยวเบนจึงไม่สามารถแยกออกจากกันได้

โมเดลกับความเป็นจริง

จนถึงตอนนี้ เราได้ใช้แบบจำลองของโลกในอุดมคติที่ลำแสงทั้งหมดขนานกันและเชื่อมโยงกัน นอกจากนี้ ในคำอธิบายที่ง่ายที่สุดของการรบกวน ก็หมายความว่าจะพบการแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นเท่ากันเสมอ แต่ในความเป็นจริง ทุกสิ่งทุกอย่างไม่เป็นเช่นนั้น แสงมักเป็นสีขาว โดยประกอบด้วยการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดที่ดวงอาทิตย์จัดเตรียมไว้ ซึ่งหมายความว่าการแทรกแซงเกิดขึ้นตามกฎหมายที่ซับซ้อนมากขึ้น

หนังบาง

ตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของประเภทนี้ปฏิกิริยาของแสงคืออุบัติการณ์ของลำแสงบนฟิล์มบาง เมื่อน้ำมันเบนซินหยดลงในแอ่งน้ำในเมือง พื้นผิวจะส่องประกายด้วยสีรุ้งทั้งหมด และนี่คือผลลัพธ์ของการรบกวนอย่างแม่นยำ

แสงตกลงบนพื้นผิวของฟิล์ม หักเห ตกลงบนขอบของน้ำมันและน้ำ สะท้อน และหักเหอีกครั้ง ส่งผลให้คลื่นมาบรรจบกันที่ทางออก ดังนั้น คลื่นทั้งหมดจะถูกระงับ ยกเว้นคลื่นที่ตรงตามเงื่อนไข: ความหนาของฟิล์มคือความยาวคลื่นหลายเท่าของความยาวคลื่นครึ่งจำนวนเต็ม จากนั้นที่เอาต์พุตการสั่นจะพบกับตัวมันเองด้วยค่าสูงสุดสองค่า หากความหนาของสารเคลือบเท่ากับความยาวคลื่นทั้งหมด เอาต์พุตจะซ้อนทับค่าสูงสุดที่ค่าต่ำสุด และรังสีจะดับเอง

จากนี้ไปยิ่งฟิล์มหนายิ่งต้องมีความยาวคลื่นที่ออกมาจากมันโดยไม่สูญเสีย อันที่จริง ฟิล์มบางช่วยเน้นสีแต่ละสีจากสเปกตรัมทั้งหมดและสามารถนำมาใช้ในเทคโนโลยีได้

ถ่ายภาพและอุปกรณ์

น่าแปลกที่แฟชั่นนิสต้าทั่วโลกคุ้นเคยกันดีอยู่แล้วว่าการประยุกต์ใช้การรบกวนบางอย่างอาจคุ้นเคย

งานหลักของนางแบบสาวสวยคือต้องดูดีต่อหน้ากล้อง ทั้งทีมเตรียมผู้หญิงให้พร้อมสำหรับการถ่ายภาพ: สไตลิสต์ ช่างแต่งหน้า นักออกแบบแฟชั่นและตกแต่งภายใน บรรณาธิการนิตยสาร ปาปารัสซี่ที่น่ารำคาญสามารถนอนรอนางแบบบนถนน ที่บ้าน ในชุดตลกๆ และท่าทางไร้สาระ แล้วนำรูปภาพไปแสดงต่อสาธารณะ แต่อุปกรณ์ที่ดีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับช่างภาพทุกคน อุปกรณ์บางอย่างอาจมีราคาหลายพันเหรียญ ท่ามกลางลักษณะสำคัญของอุปกรณ์ดังกล่าวจะต้องเป็นการตรัสรู้ของเลนส์ และรูปภาพจากอุปกรณ์ดังกล่าวจะมีคุณภาพสูงมาก ดังนั้น การถ่ายดาราโดยไม่ได้เตรียมตัวก็จะดูไม่สวยเช่นกัน

แว่นตา กล้องจุลทรรศน์ ดาว

พื้นฐานของปรากฏการณ์นี้คือการแทรกแซงในภาพยนตร์บาง นี่เป็นปรากฏการณ์ที่น่าสนใจและพบได้บ่อย และพบแอปพลิเคชั่นการรบกวนแสงในเทคนิคที่บางคนจับมือกันทุกวัน

ตามนุษย์รับรู้สีเขียวได้ดีที่สุด ดังนั้นภาพถ่ายของสาวสวยจึงไม่ควรมีข้อผิดพลาดในภูมิภาคนี้โดยเฉพาะ หากใช้ฟิล์มที่มีความหนาเฉพาะกับพื้นผิวของกล้อง อุปกรณ์ดังกล่าวจะไม่มีแสงสะท้อนสีเขียว หากผู้อ่านที่เอาใจใส่เคยสังเกตเห็นรายละเอียดดังกล่าว เขาน่าจะประทับใจกับการสะท้อนแสงสีแดงและสีม่วงเท่านั้น ฟิล์มเดียวกันกับแว่น

แต่ถ้าเราไม่ได้พูดถึงสายตามนุษย์แต่เกี่ยวกับอุปกรณ์ที่ไร้ความรัก? ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์ต้องลงทะเบียนสเปกตรัมอินฟราเรด และกล้องโทรทรรศน์ต้องศึกษาส่วนประกอบอัลตราไวโอเลตของดาวฤกษ์ จากนั้นติดฟิล์มกันแสงสะท้อนที่มีความหนาต่างกัน