हस्तक्षेप का अनुप्रयोग, पतली फिल्म हस्तक्षेप

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

आज हम विज्ञान और रोजमर्रा की जिंदगी में हस्तक्षेप के उपयोग के बारे में बात करेंगे, इस घटना के भौतिक अर्थ को प्रकट करेंगे और इसकी खोज के इतिहास के बारे में बताएंगे।

परिभाषाएं और वितरण

प्रकृति और प्रौद्योगिकी में एक घटना के महत्व के बारे में बात करने से पहले, आपको पहले एक परिभाषा देनी होगी। आज हम एक ऐसी घटना पर विचार कर रहे हैं जो स्कूली बच्चे भौतिकी के पाठों में पढ़ते हैं। इसलिए, हस्तक्षेप के व्यावहारिक अनुप्रयोग का वर्णन करने से पहले, आइए पाठ्यपुस्तक की ओर मुड़ें।

सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह घटना सभी प्रकार की तरंगों पर लागू होती है: वे जो पानी की सतह पर या अनुसंधान के दौरान उत्पन्न होती हैं। अत: व्यतिकरण दो या दो से अधिक सुसंगत तरंगों के आयाम में वृद्धि या कमी है, जो तब होती है जब वे अंतरिक्ष में एक बिंदु पर मिलती हैं। इस मामले में मैक्सिमा को एंटीनोड्स कहा जाता है, और मिनिमा को नोड्स कहा जाता है। इस परिभाषा में दोलन प्रक्रियाओं के कुछ गुण शामिल हैं, जिन्हें हम थोड़ी देर बाद प्रकट करेंगे।

तस्वीर जो एक दूसरे के ऊपर सुपरइम्पोज़िंग तरंगों से उत्पन्न होती है (और उनमें से बहुत सी हो सकती हैं) केवल उस चरण अंतर पर निर्भर करती है जिसमें दोलन अंतरिक्ष में एक बिंदु पर आते हैं।

प्रकाश भी एक लहर है

वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर सोलहवीं शताब्दी में ही पहुँच चुके थे। एक विज्ञान के रूप में प्रकाशिकी की नींव विश्व प्रसिद्ध अंग्रेजी वैज्ञानिक आइजैक न्यूटन ने रखी थी। यह वह था जिसने पहली बार महसूस किया कि प्रकाश में कुछ तत्व होते हैं, जिसकी मात्रा उसके रंग को निर्धारित करती है। वैज्ञानिक ने फैलाव और अपवर्तन की घटना की खोज की। और वह लेंस पर प्रकाश के हस्तक्षेप को देखने वाले पहले व्यक्ति थे। न्यूटन ने किरणों के ऐसे गुणों का अध्ययन किया जैसे विभिन्न माध्यमों में अपवर्तन कोण, दोहरा अपवर्तन और ध्रुवीकरण। उन्हें मानव जाति के लाभ के लिए तरंग हस्तक्षेप के पहले आवेदन का श्रेय दिया जाता है। और यह न्यूटन ही थे जिन्होंने महसूस किया कि यदि प्रकाश कंपन नहीं होता, तो यह इन सभी विशेषताओं को प्रदर्शित नहीं करता।

प्रकाश गुण

प्रकाश के तरंग गुणों में शामिल हैं:

1. तरंग दैर्ध्य। यह एक झूले की दो आसन्न ऊँचाइयों के बीच की दूरी है। यह तरंग दैर्ध्य है जो दृश्य विकिरण के रंग और ऊर्जा को निर्धारित करता है।
2. आवृत्ति। यह एक सेकंड में होने वाली पूर्ण तरंगों की संख्या है। मान हर्ट्ज़ में व्यक्त किया जाता है और तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
3. आयाम। यह दोलन की "ऊंचाई" या "गहराई" है। जब दो दोलनों में हस्तक्षेप होता है तो मान सीधे बदल जाता है। आयाम दिखाता है कि इस विशेष तरंग को उत्पन्न करने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को कितनी मजबूती से परेशान किया गया था। यह क्षेत्र की ताकत भी निर्धारित करता है।
4. लहर चरण। यह दोलन का वह भाग है जो एक निश्चित समय पर पहुँचा जाता है। यदि दो तरंगें व्यतिकरण के दौरान एक ही बिंदु पर मिलती हैं, तो उनका चरण अंतर π की इकाइयों में व्यक्त किया जाएगा।
5. सुसंगत विद्युत चुम्बकीय विकिरण को कहा जाता हैसमान विशेषताएं। दो तरंगों की सुसंगतता उनके चरण अंतर की निरंतरता को दर्शाती है। इस तरह के विकिरण के कोई प्राकृतिक स्रोत नहीं हैं, वे केवल कृत्रिम रूप से बनाए गए हैं।

पहला प्रयोग वैज्ञानिक है

सर इसहाक ने प्रकाश के गुणों पर अथक परिश्रम किया। उन्होंने देखा कि जब किरणों का एक पुंज विभिन्न अपवर्तक पारदर्शी माध्यमों से एक प्रिज्म, एक सिलेंडर, एक प्लेट और एक लेंस का सामना करता है, तो वह कैसे व्यवहार करता है। एक बार, न्यूटन ने एक कांच की प्लेट पर एक उत्तल कांच के लेंस को नीचे की ओर घुमावदार सतह के साथ रखा और संरचना पर समानांतर किरणों की एक धारा को निर्देशित किया। नतीजतन, रेडियल रूप से उज्ज्वल और गहरे रंग के छल्ले लेंस के केंद्र से अलग हो जाते हैं। वैज्ञानिक ने तुरंत अनुमान लगाया कि इस तरह की घटना को तभी देखा जा सकता है जब प्रकाश में कुछ आवधिक गुण हों जो बीम को कहीं बुझाते हैं, और कहीं, इसके विपरीत, इसे बढ़ाते हैं। चूँकि वलयों के बीच की दूरी लेंस की वक्रता पर निर्भर करती थी, न्यूटन लगभग दोलन की तरंग दैर्ध्य की गणना करने में सक्षम था। इस प्रकार, अंग्रेजी वैज्ञानिक ने पहली बार हस्तक्षेप की घटना के लिए एक ठोस आवेदन पाया।

स्लिट इंटरफेरेंस

प्रकाश के गुणों के आगे के अध्ययन के लिए नए प्रयोगों की स्थापना और संचालन की आवश्यकता है। सबसे पहले, वैज्ञानिकों ने काफी विषम स्रोतों से सुसंगत बीम बनाना सीखा। ऐसा करने के लिए, एक दीपक, मोमबत्ती या सूरज से प्रवाह को ऑप्टिकल उपकरणों का उपयोग करके दो में विभाजित किया गया था। उदाहरण के लिए, जब कोई किरण किसी कांच की प्लेट से 45 डिग्री के कोण पर टकराती है, तो उसका कुछ भागअपवर्तित होता है और आगे बढ़ता है, और भाग परावर्तित होता है। यदि इन धाराओं को लेंस और प्रिज्म की सहायता से समानांतर बना दिया जाए, तो उनमें चरण अंतर स्थिर रहेगा। और ताकि प्रयोगों में प्रकाश एक बिंदु स्रोत से पंखे की तरह बाहर न आए, बीम को एक क्लोज-फोकस लेंस का उपयोग करके समानांतर बनाया गया।

जब वैज्ञानिकों ने प्रकाश के साथ इन सभी जोड़तोड़ों को सीखा, तो उन्होंने विभिन्न प्रकार के छिद्रों पर हस्तक्षेप की घटना का अध्ययन करना शुरू किया, जिसमें एक संकीर्ण भट्ठा या स्लिट की एक श्रृंखला शामिल है।

हस्तक्षेप और विवर्तन

ऊपर वर्णित अनुभव प्रकाश के एक अन्य गुण - विवर्तन के कारण संभव हुआ। तरंग दैर्ध्य के साथ तुलना की जा सकने वाली एक बाधा पर काबू पाने के लिए, दोलन अपने प्रसार की दिशा को बदलने में सक्षम है। इसके कारण, एक संकीर्ण भट्ठा के बाद, बीम का हिस्सा प्रसार की दिशा बदल देता है और उन बीमों से संपर्क करता है जो झुकाव के कोण को नहीं बदलते हैं। इसलिए, व्यतिकरण और विवर्तन के अनुप्रयोगों को एक दूसरे से अलग नहीं किया जा सकता है।

मॉडल और वास्तविकता

इस बिंदु तक, हमने एक आदर्श दुनिया के मॉडल का उपयोग किया है जिसमें प्रकाश की सभी किरणें एक दूसरे के समानांतर और सुसंगत होती हैं। साथ ही, व्यतिकरण के सरलतम विवरण में, यह निहित है कि समान तरंगदैर्घ्य वाले विकिरण हमेशा सामने आते हैं। लेकिन वास्तव में, सब कुछ ऐसा नहीं है: प्रकाश सबसे अधिक बार सफेद होता है, इसमें सभी विद्युत चुम्बकीय कंपन होते हैं जो सूर्य प्रदान करता है। इसका मतलब है कि हस्तक्षेप अधिक जटिल कानूनों के अनुसार होता है।

पतली फिल्में

इस तरह का सबसे स्पष्ट उदाहरणप्रकाश की परस्पर क्रिया एक पतली फिल्म पर प्रकाश की किरण की घटना है। जब शहर के पोखर में गैसोलीन की एक बूंद होती है, तो सतह इंद्रधनुष के सभी रंगों से झिलमिलाती है। और यह ठीक हस्तक्षेप का परिणाम है।

प्रकाश फिल्म की सतह पर पड़ता है, अपवर्तित होता है, गैसोलीन और पानी की सीमा पर पड़ता है, परावर्तित होता है, और फिर से अपवर्तित होता है। नतीजतन, बाहर निकलने पर लहर खुद से मिलती है। इस प्रकार, सभी तरंगों को दबा दिया जाता है, सिवाय उन लोगों के जिनके लिए एक शर्त पूरी होती है: फिल्म की मोटाई आधा-पूर्णांक तरंग दैर्ध्य का गुणक है। फिर आउटपुट पर दोलन दो मैक्सिमा के साथ मिल जाएगा। यदि कोटिंग की मोटाई पूरी तरंग दैर्ध्य के बराबर है, तो आउटपुट न्यूनतम पर अधिकतम को अधिरोपित करेगा, और विकिरण स्वयं बुझ जाएगा।

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि फिल्म जितनी मोटी होगी, उतनी ही अधिक वेवलेंथ होनी चाहिए जो बिना किसी नुकसान के उसमें से निकलेगी। वास्तव में, एक पतली फिल्म पूरे स्पेक्ट्रम से अलग-अलग रंगों को उजागर करने में मदद करती है और इसे प्रौद्योगिकी में इस्तेमाल किया जा सकता है।

फोटो शूट और गैजेट

अजीब तरह से, हस्तक्षेप के कुछ अनुप्रयोग दुनिया भर के सभी फैशनपरस्तों से परिचित हैं।

एक खूबसूरत महिला मॉडल का मुख्य काम कैमरों के सामने अच्छा दिखना है। एक पूरी टीम महिलाओं को फोटो शूट के लिए तैयार करती है: एक स्टाइलिस्ट, मेकअप आर्टिस्ट, फैशन और इंटीरियर डिजाइनर, पत्रिका संपादक। कष्टप्रद पापराज़ी सड़क पर, घर पर, मज़ेदार कपड़ों और हास्यास्पद मुद्रा में एक मॉडल की प्रतीक्षा में लेट सकते हैं, और फिर चित्रों को सार्वजनिक प्रदर्शन पर रख सकते हैं। लेकिन सभी फोटोग्राफरों के लिए अच्छे उपकरण जरूरी हैं। कुछ उपकरणों की कीमत कई हजार डॉलर हो सकती है। के बीचऐसे उपकरणों की मुख्य विशेषताएं आवश्यक रूप से प्रकाशिकी का ज्ञानोदय होंगी। और इस तरह के डिवाइस से तस्वीरें बहुत ही उच्च गुणवत्ता की होंगी। तदनुसार, बिना तैयारी के एक स्टार शॉट भी इतना अनाकर्षक नहीं लगेगा।

चश्मा, सूक्ष्मदर्शी, तारे

इस घटना का आधार पतली फिल्मों में हस्तक्षेप है। यह एक दिलचस्प और सामान्य घटना है। और एक तकनीक में हल्के हस्तक्षेप अनुप्रयोगों को ढूंढता है जिसे कुछ लोग हर दिन अपने हाथों में रखते हैं।

मनुष्य की आंख हरे रंग को सबसे अच्छा मानती है। इसलिए, सुंदर लड़कियों की तस्वीरों में स्पेक्ट्रम के इस विशेष क्षेत्र में त्रुटियां नहीं होनी चाहिए। यदि एक विशिष्ट मोटाई वाली फिल्म को कैमरे की सतह पर लगाया जाता है, तो ऐसे उपकरण में हरे रंग के प्रतिबिंब नहीं होंगे। यदि चौकस पाठक ने कभी इस तरह के विवरण पर ध्यान दिया है, तो उसे केवल लाल और बैंगनी प्रतिबिंबों की उपस्थिति से मारा जाना चाहिए था। चश्मे के चश्मे पर भी यही फिल्म लगाई जाती है।

लेकिन अगर हम बात कर रहे हैं इंसान की आंख की नहीं, एक जुनूनरहित डिवाइस की? उदाहरण के लिए, एक माइक्रोस्कोप को इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम पंजीकृत करना चाहिए, और एक टेलीस्कोप को सितारों के पराबैंगनी घटकों का अध्ययन करना चाहिए। फिर एक अलग मोटाई की एक एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्म लगाई जाती है।