Bir jinsli boʻlmagan muhitda yorugʻlik tarqalishi

Optik bir jinsli boʻlmagan muhitda yorugʻlikning tarqalishi

Har qanday muhitda yorugʻlik tarqalayotganda sochiladi. Bunga sabab elektronlarning majburiy tebranishlari tufayli paydo boʻladigan ikkilamchi toʻlqinlar yorugʻlik toʻlqini olib kelayotgan energiyaning bir qismini chetga sochib yuboradi. Demak yorugʻlikning sochilishi uchun yorugʻlik toʻlqinining oʻzgaruvchi maydoni taʼsiri ostida tebrana oladigan elektronlar boʻlishi yetarlidir, bunday elektronlar esa har qanday muhitda yetarli miqdorda. Biroq shuni yodda tutish kerakki, bu ikkilamchi toʻlqinlar oʻzaro kogerent boʻladi va demak, chetga sochib yuborilgan yorugʻlikning intinsivligini hisob qilishda ularning oʻzaro interferensiyasini eʼtiborga olish kerak. Haqiqatdan ham agar muhit optik jihatdan bir jinsli boʻlsa, yaʼni uning sindirish koʻrsatkichi nuqtadan nuqtaga oʻtilganda oʻzgarmasa, u holda bir xil hajmda yorugʻlik toʻlqini bir xil elektr momentlari induksiyalaydi, bu momentlarning vaqt oʻtishi bilan oʻzgarishi oqibatida bir xil amplitudali ikkilamchi kogerent toʻlqinlar chiqadi. Yassi monoxromatik toʻlqinning bir jinsli muhitda tarqalish holi 1-rasmda koʻrsatilgan. AAʼ toʻlqin frontida chiziqli oʻlchamlari tushayotgan yorugʻlikning λ toʻlqin uzunligiga nisbatan juda kichik boʻlgan V1 hajm ajratamiz, biroq bu hajm ichida molekulalar juda koʻp boʻlib muhitni yaxlit muhit deb hisoblash mumkin. θ burchak bilan xarakterlanadigan yoʻnalishda V1 hajm maʼlum amplitudali va fazali ikkilamchi toʻlqin chiqaradi. AAʼ toʻlqin frontida hamisha boshqa bir V2 hajm ajratish mumkinki, u ham oʻsha yoʻnalishda shunday amplitudali ikkilamchi toʻlqin chiqaradi , biroq u toʻlqin yoʻl farqi tufayli kuzatish nuqtasiga V1 dan chiqgan toʻlqin fazasiga qarama-qarshi fazali boʻlib keladi. Ajratilgan hajm orasidagi l masofa

$l={\frac {\lambda }{2sin\theta }}$

1-rasm. Optik bir jinslimaslikning yorugʻlik sochilishidagi roli

boʻlishi 1-rasmda koʻrinib turibdi. Agar muhit mutlaqo bir jinsli boʻlsa, toʻlqin frontida bir-birida l masofada joylashgan tengdosh hajmlarning ixtiyoriy ikkitasi chiqarayotgan ikkilamchi toʻlqinlar bir- birini soʻndiradi. Bir jinsli muhitda yorugʻlik sochilmay faqat dastlabki yoʻnalishda tarqaladi, degan daʼvoni yuqoridagi fikr tasdiqlaydi. θ=0 burchakdan boshqa har qanday burchakka oid yoʻnalishlarda ikkilamchi toʻlqinlar bir-birini butunlay soʻndiradi, chunki tushuvchi toʻlqinning θ=0 yoʻnalishida tarqalishida ham ikkilamchi toʻlqinlar sinfazali qoʻshilib, oʻtuvchi toʻlqin hosilqiladi. Shunday qilib muhitning bir jinsli va ikkilamchi toʻlqinlarining kogerent boʻlishi yorugʻlik sochilmasligining zaruriy va yetarli shartidir. Haqiqatda esa ideal bir jinsli muhitlar boʻlmaydi. Real muhitda turli sabab paydo boʻlgan optic bir jinslimasliklar hamisha boʻladi. Bu esa yorugʻlikning baʼzi hollarda juda zaif sochilishini bildiradi. Ikkilamchi toʻlqinlarning interferensiyasi toʻgʻrisida yuqorida keltirilgan mulohazalar Frenelning yorugʻlikning toʻgʻri chiziqli tarqalishi nazariyasida yaratilgan mulohazalarga oʻxshaydi. Agar Frenel nazariyasidagi ikkilamchi toʻlqinlar mavhum manbalardan chiqgan boʻlsa, sochilishda nurlantirgichlar real boʻlib, muhitning atom va molekulalaridan iborat. Biroq muhit bir jinsli boʻlishi uchun juda kichik teng hajmlarda bir xil nav nurlantirgichlar soni teng boʻlishi kerak. Biroq qotib qolgan buday manzarani haqiqatda yaratib boʻlmaydi, shuning uchun bir jinslilik turli sabablarga koʻra hamisha buziladi. Frenelning mushohadalaribir jinslilikning buzilishi bu fazoviy birjinslimasliklarda yuz beradigan difraksiya hodisasiga sabab boʻlishini koʻrsatadi. Agar birjinlimasliklarning oʻlchami katta boʻlmasa, u holda difraksion manzarada yorugʻlik hamma yoʻnalishlarda ancha tekis taqsimlanadi. Yuqorida aytib oʻtilganidek, bunday mayda birjinslimasliklar tufayli boʻladigan difraksiya yorugʻlikning difraksiyasi yoki sochilishi deyiladi. Agar muhitning birjinslimaslilari qoʻpol boʻlsa, yaʼni muhitning bir -biriga yaqin boʻlgan teng hajmli juda kichik qismlari intinsivliklari sezilarli darajada farq qiladigan ikkilamchi toʻlqinlarning manbalari boʻlsa, u holda yorugʻlikning sochilishi juda aniq koʻrinadi. Muhitning bir jinsliligi salgina buzilgan hollarda chetga sochib yuborilgan yorugʻlik dastlabki dastaning juda oz ulushini tashkil etadi va uni maxsus sharoitlardagina kuzatish mumkin. Tajriba yorugʻlikninh sochilish hodisasi uchun muhitning ikkilamchi toʻlqinlar berish qobiliyatining oʻzi emas, balki muhitning bir jinsliligi buzilishi muhim ekanligini koʻrsatadi. Manbadan kelayotgan deyarli parallel nurlar dastasi ichiga suv quyilgan kyuvetadan oʻtayotgan boʻlsin. Agar suv juda yaxshilab tozalangan boʻlsa, yon tomondan qaraganda yorugʻlik deyarli koʻrinmaydi, yaʼni yorugʻlik dastlabki dastadan chetga deyarli sochilmaydi. Agar kyuvetaga bir tomchi atir tomizilsa, yorugʻlik intinsiv ravishda sochiladi, yorugʻlik dastasi hamma tomondan yaxshi koʻrinadi. Agar kyuveta ancha qalin boʻlsa, u holda hamma yorugʻlik har tomonga sochilib, kyuvetaning orqasida aniq koʻrinadigan dastlabki dasta oʻrniga sochilgan yorugʻlikning diffuz maydonigina koʻrinadi. Bir tomchi atir qoʻshilishi kyuveta ichidagi suvning nihoyatda koʻp malekulalarining xossalarini koʻp oʻzgartirib yubormaydi, albatta, biroq atirda erigan holda yurgan modda zarralari suvli eritmada choʻkib, suvda muallaq turadigan mayda tomchilar, yaʼni imulsiya hosil qiladi. Bunday bir jinslimasliklarning borligi ikkilamchi toʻlqinlarning oʻzaro interferensiyasi uchun juda boshqa sharoitlar yaratadi. Natijada birlamchi dasta bu bir jinslimasliklar tufayli difraksiyalanib, xira muhitga hos boʻlgan sochilish manzarasini hosil qiladi. Muhitning optic jihatdan bir jinsliligi masalasiga yana qaytamiz; maʼlumki bir jinslilikning buzilishi yorugʻlik sochilishining fizik sababidir. Yuqorida aytib oʻtilgandek, optic jihatdan bir jinsli boʻlmagan muhitda uning bir-biriga yaqin boʻlgan teng hajmli juda kichik qismlari yorugʻlik toʻlqinining taʼsiri ostida intinsivliklari bir xil boʻlgan ikkilamchi nurlanishlar manbai boʻlib qoladi. Demak tegishli qismlar yorugʻlik toʻlqinining oʻzgaruvchi maydoni taʼsiri ostida bir-biriga teng boʻlgan elektr momentlariga ega boʻladi, bu momentlarning vaqt oʻtishi bilan oʻzgarishi natijasida ikkilamchi nurlar paydo boʻladi. Optik jihatdan bir jinslilik sharti muhitning turli qismlarining sindirish koʻrsatkichi bir xil qiymatga ega boʻlishini bildiradi. Bundan muhitning butun hajmida muhitning sindirish koʻrsatkichi bir xil boʻlganda yorugʻlikning sinish hodisasi yuz bermaydi degan hulosa kelib chiqadi. Demak muhitning bir jinsliligini buzish uchun sindirish koʻrsatkichining doimiyligini buzish zarur.

2-rasm. Xira muhitlarda yorugʻlik sochilishini kuzatish sxemasi

Koʻzga koʻrinadigan yorugʻlik toʻlqining uzunligiga nisbatan kichik boʻlgan zarralarda yorugʻlikning sochilishini birinchi boʻlib Tindal kuzatgan. Turli burchak hosil qilib sochilgan yorugʻlik oq yorugʻlikdan koʻk boʻlishi bilan farq qilishini, tushayotgan yorugʻlik yoʻnalganga nisbatan 90° burchak hosil qilib sochilgan yoru’lik yassi qutblangan boʻlishini ham aniqlagan. Zarralarning oʻlchami toʻlqin uzunligiga nisbatan kichik boʻlgan hira muhitlarda yorugʻlikning sochilishini oʻrganish natijasida Tindal va undan keying tadqiqotchilar tajribada kashf etgan va nazariy jihatdan Reley asoslab bergan baʼzi qonuniyatlar topildi. Bu qonuniyatlar hususida quyida oddiy tajribada tasavvur hosil qilish mumkin. Toʻgʻri burchakli kyuveta toʻla suvga bir necha tomchi sut tomizib suv xiralashtiriladida, unga intinsiv yorugʻlik dastasi yuboriladi. Suvda yorugʻlik dastasining izi aniq koʻrinib turadi. Yon tomondan turib A yoʻnalishda kuzatganda (2-rasm) Sochilgan yorugʻlik S manbadan kelayotgan yorugʻlikkka qaraganda zangoriroq boʻladi. Qalinligi yetarlicha boʻlgan kyuveta orqali B yoʻnalishda oʻtib, uzun toʻlqinli nurlarga boyigan yorugʻlik qizgʻish tusda boʻladi. Sochilgan yorugʻlikni dastlabki dastaga nisbatan 90° burchak ostida N qutblovchi orqali kuzatganda S dan kelayotgan dastlabki yorugʻlik tabiiy yorugʻlik boʻlsa ham sochilgan yorugʻlik chiziqli qutblangan ekanligi koʻrinadi. Sochilgan yorugʻlikka elektr vektorining yoʻnalishi dastlabki dasta va kuzatish yoʻnalishi orqali oʻtuvchi tekislikka perpendikulyar boʻladi.

Manbalar

• Landsberg „Optika“
• „Bir jinsli boʻlmagan muhitlar optikasi“ OʻzME. B-harfi Birinchi jild. Toshkent, 2000-yil