Cov qauv cuam tshuam yog lub teeb lossis tsaus nti uas tshwm sim los ntawm cov kab teeb uas nyob rau theem lossis tawm ntawm theem sib koom ua ke. Thaum superimposed, lub teeb thiab cov nthwv dej zoo sib xws ntxiv yog tias lawv cov theem sib koom ua ke (ob qho tib si ntawm kev nce thiab txo qis), los yog lawv them ib leeg yog tias lawv nyob rau hauv antiphase. Cov phenomena no hu ua constructive and destructive interference, ntsig txog. Yog hais tias ib tug beam ntawm monochromatic hluav taws xob, tag nrho cov uas muaj tib lub wavelength, dhau los ntawm ob txoj kab nqaim (qhov kev sim tau ua thawj zaug hauv xyoo 1801 los ntawm Thomas Young, tus kws tshawb fawb Askiv uas, ua tsaug rau nws, tuaj txog qhov xaus ntawm lub nthwv dej. ntawm lub teeb), ob qhov tshwm sim kab teeb tuaj yeem raug coj mus rau ntawm lub vijtsam tiaj tus, uas, tsis yog ob qhov sib tshooj, cuam tshuam fringes yog tsim - tus qauv ntawm qhov sib npaug ntawm lub teeb thiab qhov tsaus ntuj. Qhov tshwm sim no yog siv, piv txwv li, nyob rau hauv tag nrho cov optical interferometers.
Superposition
Tus yam ntxwv ntawm tag nrho cov nthwv dej yog superposition, uas piav txog tus cwj pwm ntawm superimposed nthwv dej. Nws lub hauv paus ntsiab lus yog tias thaum nyob hauv qhov chawYog tias muaj ntau tshaj li ob lub nthwv dej yog superimposed, ces qhov tshwm sim perturbation yog sib npaug rau algebraic sum ntawm tus neeg perturbations. Qee lub sij hawm txoj cai no raug ua txhaum rau kev cuam tshuam loj. Tus cwj pwm yooj yim no ua rau muaj kev cuam tshuam ntau yam hu ua cuam tshuam tshwm sim.
Qhov tshwm sim ntawm kev cuam tshuam yog qhov tshwm sim los ntawm ob qhov xwm txheej hnyav. Nyob rau hauv lub constructive maxima ntawm ob nthwv dej coincide, thiab lawv nyob rau theem nrog ib leeg. Qhov tshwm sim ntawm lawv cov superposition yog qhov nce hauv kev cuam tshuam. Lub amplitude ntawm lub resulting sib xyaw nthwv dej yog sib npaug rau cov sum ntawm tus neeg amplitudes. Thiab, ntawm qhov tsis sib xws, hauv kev cuam tshuam kev puas tsuaj, qhov siab tshaj plaws ntawm ib nthwv dej coincides nrog qhov tsawg kawg nkaus thib ob - lawv nyob hauv antiphase. Lub amplitude ntawm cov yoj ua ke yog sib npaug rau qhov sib txawv ntawm qhov amplitudes ntawm nws cov khoom siv. Nyob rau hauv rooj plaub thaum lawv sib npaug, kev cuam tshuam kev puas tsuaj tiav, thiab tag nrho kev cuam tshuam ntawm qhov nruab nrab yog xoom.
Jung txoj kev sim
Tus qauv cuam tshuam los ntawm ob qhov chaw qhia meej tias muaj cov nthwv dej sib tshooj. Thomas Jung tau hais tias lub teeb yog nthwv dej uas ua raws li lub hauv paus ntsiab lus ntawm superposition. Nws qhov kev sim nto moo tau ua tiav yog qhov ua qauv qhia txog kev tsim thiab kev cuam tshuam ntawm lub teeb hauv xyoo 1801. Cov qauv niaj hnub ntawm Young qhov kev sim sib txawv tsuas yog qhov tseem ceeb hauv qhov uas nws siv cov teeb pom kev zoo sib xws. Lub laser uniformly illuminates ob parallel slits nyob rau hauv ib tug opaque nto. Lub teeb dhau los ntawm lawv tau pom ntawm lub vijtsam tej thaj chaw deb. Thaum qhov dav ntawm qhov qhib ntau duawavelength, cov kev cai ntawm geometric optics tau pom - ob qhov chaw illuminated pom ntawm qhov screen. Txawm li cas los xij, raws li cov slits los ze rau ib leeg, lub teeb sib txawv, thiab cov nthwv dej ntawm qhov screen sib tshooj. Diffraction nws tus kheej yog qhov tshwm sim ntawm nthwv dej ntawm lub teeb thiab yog lwm qhov piv txwv ntawm cov nyhuv no.
Kev cuam tshuam qauv
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm superposition txiav txim siab qhov kev faib tawm ntawm qhov teeb pom kev zoo. Tus qauv cuam tshuam tshwm sim thaum txoj kev sib txawv ntawm qhov hlais mus rau qhov screen yog sib npaug rau tus lej ntawm cov wavelengths (0, λ, 2λ, …). Qhov sib txawv no ua kom ntseeg tau tias qhov siab tuaj txog tib lub sijhawm. Kev cuam tshuam kev puas tsuaj tshwm sim thaum txoj kev sib txawv yog tus lej ntawm cov wavelengths hloov los ntawm ib nrab (λ/2, 3λ/2, …). Jung siv cov lus sib cav geometric los qhia tias qhov kev ua tau zoo tshaj plaws ua rau muaj qhov sib npaug ntawm qhov sib npaug lossis thaj ua rau thaj tsam ntawm qhov kev siv siab sib xws rau thaj tsam ntawm kev cuam tshuam kev sib cais los ntawm thaj chaw tsaus ntawm tag nrho kev cuam tshuam cuam tshuam.
Kev ncua deb ntawm qhov
Ib qho tseem ceeb ntawm qhov ob-slit geometry yog qhov piv ntawm lub teeb wavelength λ rau qhov kev ncua deb ntawm lub qhov d. Yog tias λ / d tsawg dua 1, ces qhov kev ncua deb ntawm cov fringes yuav me me thiab tsis muaj qhov cuam tshuam sib tshooj. Los ntawm kev siv cov slits ze ze, Jung muaj peev xwm cais qhov tsaus thiab qhov kaj. Yog li, nws txiav txim siab lub wavelengths ntawm cov xim ntawm pom lub teeb. Lawv qhov loj me me piav qhia tias vim li cas cov teebmeem no tsuas yog pomnyob rau hauv tej yam kev mob. Txhawm rau cais thaj chaw ntawm kev tsim thiab kev cuam tshuam, qhov kev ncua deb ntawm qhov chaw ntawm lub teeb nthwv dej yuav tsum tsawg heev.
wavelength
Kev soj ntsuam cuam tshuam cuam tshuam yog qhov nyuaj rau ob qho laj thawj. Feem ntau cov teeb pom kev zoo emit ib tug nruam spectrum ntawm wavelengths, uas ua rau muaj ntau yam cuam tshuam cov qauv superimposed rau ib leeg, txhua tus nrog nws tus kheej sib nrug ntawm fringes. Qhov no tshem tawm cov teebmeem uas tshaj tawm, xws li thaj chaw ntawm qhov tsaus ntuj tag nrho.
kev sib hlub
Yuav kom muaj kev cuam tshuam los saib xyuas lub sijhawm txuas ntxiv, yuav tsum siv cov teeb pom kev sib txuas. Qhov no txhais tau hais tias cov khoom siv hluav taws xob yuav tsum muaj kev sib raug zoo nyob rau theem. Piv txwv li, ob lub suab sib haum xeeb ntawm tib zaus ib txwm muaj kev sib raug zoo ntawm theem ntawm txhua qhov chaw hauv qhov chaw - txawm nyob rau theem, lossis hauv antiphase, lossis hauv qee lub xeev nruab nrab. Txawm li cas los xij, feem ntau cov teeb pom kev zoo tsis emission tiag tiag tsis muaj zog. Hloov chaw, lawv emit lub teeb nyob rau hauv uas random theem hloov tshwm sim tsheej lab ntawm lub sij hawm ib ob. Cov hluav taws xob zoo li no hu ua incoherent.
qhov zoo tshaj plaws yog laser
Kev cuam tshuam tseem pom thaum nthwv dej ntawm ob qhov chaw tsis sib haum xeeb tau nyob hauv qhov chaw, tab sis cov qauv cuam tshuam hloov pauv, nrog rau kev hloov pauv hloov pauv. Lub teeb sensors, suav nrog ob lub qhov muag, tsis tuaj yeem sau npe saihloov cov duab, tab sis tsuas yog lub sij hawm nruab nrab siv. Lub laser beam yuav luag monochromatic (piv txwv li, muaj ib lub wavelength) thiab coherent heev. Nws yog qhov zoo tshaj plaws lub teeb pom kev cuam tshuam.
ntsuas ntsuas ntsuas
Tom qab xyoo 1802, Jung qhov ntsuas qhov ntev ntawm lub teeb pom kev tuaj yeem cuam tshuam nrog qhov tsis txaus ntseeg ceev ntawm lub teeb muaj nyob rau lub sijhawm kom kwv yees nws qhov zaus. Piv txwv li, rau lub teeb ntsuab nws yog 6 × 10 14Hz. Qhov no yog ntau qhov kev txiav txim siab ntau dua li qhov zaus ntawm cov neeg kho tshuab vibrations. Hauv kev sib piv, tib neeg tuaj yeem hnov suab nrog ntau zaus txog 2 × 104Hz. Dab tsi yog qhov hloov pauv ntawm tus nqi zoo li no tseem tsis tau paub meej rau 60 xyoo tom ntej.
Kev cuam tshuam hauv cov yeeb yaj kiab nyias
Cov teebmeem pom tsis txwv rau ob chav geometry siv los ntawm Thomas Young. Thaum cov rays yog reflected thiab refracted los ntawm ob qhov chaw sib cais los ntawm ib tug deb piv rau lub wavelength, cuam tshuam tshwm sim nyob rau hauv nyias films. Lub luag haujlwm ntawm zaj duab xis ntawm qhov chaw tuaj yeem ua si los ntawm lub tshuab nqus tsev, huab cua, cov kua dej pob tshab lossis cov khoom khib nyiab. Hauv qhov pom kev pom, cuam tshuam cuam tshuam tsuas yog qhov ntev ntawm qhov kev txiav txim ntawm ob peb micrometers. Ib qho piv txwv zoo ntawm ib zaj duab xis yog ib lub npuas npuas. Lub teeb reflected los ntawm nws yog ib tug superposition ntawm ob nthwv dej - ib tug yog reflected los ntawm pem hauv ntej nto, thiab lub thib ob - los ntawm sab nraum qab. Lawv sib tshooj hauv qhov chaw thiab sib koom ua ke. Nyob ntawm qhov tuab ntawm xab npumzaj duab xis, ob nthwv dej tuaj yeem cuam tshuam kev tsim kho lossis kev puas tsuaj. Kev suav ua tiav ntawm cov qauv cuam tshuam qhia tau hais tias rau lub teeb nrog ib lub wavelength λ, kev cuam tshuam tsim kev pom zoo rau cov yeeb yaj kiab tuab ntawm λ/4, 3λ/4, 5λ/4, thiab lwm yam, thiab kev cuam tshuam cuam tshuam rau λ/2, λ, 3λ/2, …
Formula rau xam
Qhov tshwm sim ntawm kev cuam tshuam muaj ntau yam kev siv, yog li nws yog ib qho tseem ceeb kom nkag siab txog cov kev sib npaug sib luag. Cov qauv hauv qab no tso cai rau koj los laij ntau qhov ntau ntawm kev cuam tshuam rau ob qhov kev cuam tshuam ntau tshaj plaws.
Qhov chaw ntawm qhov ci ntsa iab hauv Young qhov kev sim, piv txwv li thaj chaw uas muaj kev cuam tshuam, tuaj yeem suav nrog kev qhia: ybright.=(λL/d)m, qhov twg λ yog lub wavelength; m=1, 2, 3, …; d yog qhov kev ncua deb ntawm qhov qhib; L yog qhov deb ntawm lub hom phiaj.
Qhov chaw ntawm qhov tsaus ntuj, piv txwv li thaj chaw ntawm kev cuam tshuam kev puas tsuaj, yog txiav txim los ntawm tus qauv: ydark.=(λL/d)(m+1/2).
Rau lwm hom kev cuam tshuam - hauv cov yeeb yaj kiab nyias - qhov pom ntawm kev tsim lossis kev puas tsuaj superposition txiav txim siab lub sijhawm hloov pauv ntawm cov nthwv dej uas cuam tshuam, uas nyob ntawm qhov tuab ntawm zaj duab xis thiab nws qhov ntsuas qhov cuam tshuam. Thawj qhov sib npaug piav txog qhov xwm txheej ntawm qhov tsis muaj qhov hloov pauv, thiab qhov thib ob piav qhia txog kev hloov pauv ib nrab:
2nt=mλ;
2nt=(m+1/2) λ.
Ntawm no λ yog lub wavelength; m=1, 2, 3, …; t yog txoj kev taug kev hauv zaj duab xis; n yog qhov refractive index.
Saib hauv ntuj
Thaum lub hnub ci rau ntawm lub npuas npuas, cov xim ci ci tuaj yeem pom tau tias cov wavelengths sib txawv yuav raug cuam tshuam los ntawm kev puas tsuaj thiab raug tshem tawm ntawm qhov kev xav. Qhov seem uas pom lub teeb zoo li ntxiv rau cov xim nyob deb. Piv txwv li, yog tias tsis muaj xim liab vim yog kev cuam tshuam kev puas tsuaj, ces qhov kev xav yuav xiav. Cov yeeb yaj kiab nyias ntawm cov roj ntawm cov dej ua rau muaj kev cuam tshuam zoo sib xws. Nyob rau hauv qhov xwm txheej, cov plaub ntawm qee cov noog, suav nrog peacocks thiab hummingbirds, thiab cov plhaub ntawm qee cov kab zoo li iridescent, tab sis hloov xim thaum saib lub kaum sab xis hloov. Lub physics ntawm optics ntawm no yog qhov cuam tshuam ntawm kev cuam tshuam ntawm lub teeb tsis muaj zog los ntawm cov txheej txheem nyias lossis cov arrays ntawm cov pas nrig. Ib yam li ntawd, pearls thiab shells muaj iris, ua tsaug rau qhov superposition ntawm kev xav los ntawm ob peb txheej ntawm niam-ntawm-pearl. Gemstones xws li opal nthuav tawm cov qauv zoo nkauj cuam tshuam vim kev tawg ntawm lub teeb los ntawm cov qauv tsis tu ncua uas tsim los ntawm cov kab hluav taws xob kheej kheej.
Daim ntawv thov
Muaj ntau yam kev siv thev naus laus zis ntawm lub teeb cuam tshuam tshwm sim hauv lub neej niaj hnub. Lub physics ntawm lub koob yees duab optics yog nyob ntawm lawv. Qhov niaj zaus los tiv thaiv kev cuam tshuam ntawm lo ntsiab muag yog ib zaj duab xis nyias. Nws thickness thiab refraction raug xaiv los tsim kev puas tsuaj cuam tshuam ntawm lub teeb pom kev. Ntau tshwj xeeb coatings muaj xws liob peb txheej ntawm nyias zaj duab xis yog tsim los xa cov hluav taws xob tsuas yog nyob rau hauv qhov nqaim wavelength ntau yam thiab, yog li ntawd, siv los ua lub teeb lim. Multilayer coatings kuj yog siv los ua kom muaj kev cuam tshuam ntawm astronomical telescope tsom iav, nrog rau laser kho qhov muag kab noj hniav. Interferometry - cov kev ntsuas meej siv los ntsuas qhov kev hloov me me hauv cov txheeb ze nyob deb - yog raws li kev soj ntsuam ntawm kev hloov hauv qhov tsaus ntuj thiab lub teeb ci tsim los ntawm lub teeb pom kev. Piv txwv li, ntsuas seb tus qauv cuam tshuam yuav hloov pauv li cas tso cai rau koj los txiav txim qhov curvature ntawm qhov chaw ntawm cov khoom siv kho qhov muag hauv cov feem ntawm cov qhov muag wavelength.
