Yorug'lik dispersiyasi va uning mexanik analogiyasi

Yorug'lik dispersiyasi va uning mexanik analogiyasi. Yorug'likning dispersiya hodisasi ham uning to'lqin xususiyatiga xos jarayon hisoblanadi. Yorug'lik dispersiyasini birinchi marta ingliz olimi I. Nyuton uch yoqli shishadan yasalgan prizmadan kuzatgan edi. Uch yoqli prizmaga oq nur tushsa, u prizmaning qirrasida turlicha burchak ostida sinadi, ya'ni yorug'lik tezligi ikkinchi muhitda turlicha tezlikda tarqaladi. Yoki muhitning sindirish ko'rsatkichi to'lqin uzunligi funksiyasi bo'ladi(n~f(λ)). Ekranda qizil … binafsha ranglar kuzatiladi. Muhitning(shisha) sindirish ko'rsatkichi to'lqin uzunligiga teskari proporsional ekan. Tajribadan olingan munosabat quyidagi ko'rinishda yoziladi: N n1 q b 9 - rasm. Ma'lumki, yorug'lik chastotasi bilan to'lqin uzunligi teskari proporsional kattaliklar hisoblanadi. Dispersiya hodisasini grafik tarzda ifodalasak, u quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi. n normal dispersiya anomal dispersiya ω0 ω 10 - rasm. Demak, yorug'lik chastotasini ortishi bilan sindirish ko'rsatkichi ham osha boshlaydi. ω0 - muhit atom yoki molekulasining xususiy tebranish chastotasi deyiladi. Xususiy tebranish chastotasiga yaqinlashib borgan sari muhitning sindirish ko'rsatkichi oshib boradi. Bunga normal dispersiya hodisasi deyiladi(10 - rasm). Muhit atom yoki molekulasining xususiy tebranish chastotasida yutilish yuz beradi. Agar yorug'lik chastotasi ω xususiy tebranish chastotasidan katta bo'lsa (ωω0), muhitning sindirish ko'rsatkichi kamayadi, bunga anomal dispersiya sohasi deyiladi. Dispersiya hodisasini moddalarning molekulyar - kinetik nazariyasi va J. Maksvellning yorug'likning elektromagnit maydon nazariyasi asosida quyidagicha izohlash mumkin. Muhitga tushayotgan yorug'likning elektromagnit maydoni ta'sirida muhitning atom yoki molekulasi majburiy tebranish qiladi. Yorug'lik chastotasi(Elektromagnit maydon chastotasini) ortishi bilan qutblanish osha boshlaydi. Muhitning qutblanish darajasi dielektrikning singdiruvchanligiga to'g'ri proporsional. Maksvell nazariyasiga muvofiq muhitning singdirish ko'rsatkichi bilan dielektrik singdiruvchanlik orasidagi quyidagi munosabat o'rinlibo'ladi: Agar muhit magnit xususiyati bo'lmasa, ga teng bo'ladi. Yorug'lik dispersiyasi tabiatda ham kuzatiladi. Masalan, yomg'ir paytida quyoshdan teskari tomonda gorizont tepasida kamalakning paydo bo'lishi dispersiya hodisasi tufayli yuzaga keladi. Dispersiya hodisasidan murakkab yorug'likni ranglarga ajratib undan spektrometrlarda foydalaniladi, spektroanaliz qilinadi. Endi yorug'lik dispersiyasining mexanik analogiyasi bilan tanishaylik. Mexanikada tebranish va to'lqinlar alohida bob sifatida o'tiladi va mexanik va elektromagnit tebranishlar ketma - ket o'tiladi. Bu uslubiy jihatdan to'g'ri, chunki mexanik va elektromagnit tebranishlar yagona munosabatlar orqali ifodalanadi. Mexanik tebranishlarda ham elektromagnit tebranishlarda ham bir xil jarayonlar kuzatiladi. Mexanikada oldin erkin garmonik tebranishlar o'rganiladi, so'ngra majburiy garmonik tebranish o'rganiladi. Avvalo mexanik tebranishni matematik mayatnik misolida qarab o'taylik. Matematik mayatnikning tebranish chastotasi quyidagi munosabat orqali ifodalanadi. g - erkin tushish tezlanishi, l - mayatnik uzunligi. Agar mayatnikni muvozanat holatidan α - burchakka chetlashtirsak, qaytaruvchi kuch P ta'sirida u yana muvozanat holatiga qaytadi. Muvozanat vaziyatida u maksimal tezlikka erishadi. Mayatnikka osilgan m massali yukni h balandlikka ko'targanimizda u mgh ...