Aplikasi interferensi, interferensi film tipis

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Hari ini kita akan berbicara tentang penggunaan interferensi dalam sains dan kehidupan sehari-hari, mengungkapkan makna fisik dari fenomena ini dan menceritakan tentang sejarah penemuannya.

Definisi dan distribusi

Sebelum berbicara tentang pentingnya suatu fenomena di alam dan teknologi, terlebih dahulu Anda perlu memberikan definisi. Hari ini kita sedang mempertimbangkan sebuah fenomena yang dipelajari anak-anak sekolah dalam pelajaran fisika. Oleh karena itu, sebelum menjelaskan penerapan praktis interferensi, mari kita beralih ke buku teks.

Pertama-tama, perlu dicatat bahwa fenomena ini berlaku untuk semua jenis gelombang: yang muncul di permukaan air atau selama penelitian. Jadi, interferensi adalah peningkatan atau pengurangan amplitudo dua atau lebih gelombang koheren, yang terjadi jika mereka bertemu di satu titik dalam ruang. Maksima dalam hal ini disebut antinode, dan minima disebut node. Definisi ini mencakup beberapa properti dari proses osilasi, yang akan kami ungkapkan nanti.

Gambar yang dihasilkan dari tumpang tindih gelombang di atas satu sama lain (dan jumlahnya bisa banyak) hanya bergantung pada perbedaan fase di mana osilasi datang ke satu titik dalam ruang.

Cahaya juga merupakan gelombang

Para ilmuwan sudah sampai pada kesimpulan ini pada abad keenam belas. Dasar-dasar optik sebagai ilmu diletakkan oleh ilmuwan Inggris terkenal di dunia Isaac Newton. Dialah yang pertama kali menyadari bahwa cahaya terdiri dari elemen-elemen tertentu, yang jumlahnya menentukan warnanya. Ilmuwan menemukan fenomena dispersi dan pembiasan. Dan dia adalah orang pertama yang mengamati interferensi cahaya pada lensa. Newton mempelajari sifat-sifat sinar seperti sudut bias dalam media yang berbeda, pembiasan ganda, dan polarisasi. Dia dikreditkan dengan aplikasi pertama interferensi gelombang untuk kepentingan umat manusia. Dan Newtonlah yang menyadari bahwa jika cahaya bukanlah getaran, ia tidak akan menunjukkan semua karakteristik ini.

Sifat cahaya

Sifat gelombang cahaya meliputi:

1. Panjang gelombang. Ini adalah jarak antara dua ketinggian yang berdekatan dari satu ayunan. Panjang gelombang yang menentukan warna dan energi radiasi tampak.
2. Frekuensi. Ini adalah jumlah gelombang lengkap yang dapat terjadi dalam satu detik. Nilainya dinyatakan dalam Hertz dan berbanding terbalik dengan panjang gelombang.
3. Amplitudo. Ini adalah "ketinggian" atau "kedalaman" osilasi. Nilai langsung berubah ketika dua osilasi mengganggu. Amplitudo menunjukkan seberapa kuat medan elektromagnetik terganggu untuk menghasilkan gelombang tertentu. Ini juga mengatur kekuatan medan.
4. Fase gelombang. Ini adalah bagian dari osilasi yang dicapai pada waktu tertentu. Jika dua gelombang bertemu di titik yang sama selama interferensi, maka beda fasenya akan dinyatakan dalam satuan.
5. Radiasi elektromagnetik koheren disebut dengankarakteristik yang sama. Koherensi dua gelombang menyiratkan keteguhan perbedaan fase mereka. Tidak ada sumber alami radiasi seperti itu, mereka hanya dibuat secara artifisial.

Aplikasi pertama bersifat ilmiah

Sir Isaac bekerja keras dan keras pada sifat-sifat cahaya. Dia mengamati dengan tepat bagaimana seberkas sinar berperilaku ketika bertemu prisma, silinder, pelat, dan lensa dari berbagai media transparan bias. Suatu kali, Newton menempatkan lensa kaca cembung pada pelat kaca dengan permukaan melengkung ke bawah dan mengarahkan aliran sinar paralel ke struktur. Akibatnya, cincin terang dan gelap radial menyimpang dari pusat lensa. Ilmuwan segera menebak bahwa fenomena seperti itu dapat diamati hanya jika ada beberapa sifat periodik dalam cahaya yang memadamkan sinar di suatu tempat, dan di suatu tempat, sebaliknya, meningkatkannya. Karena jarak antara cincin bergantung pada kelengkungan lensa, Newton dapat menghitung panjang gelombang osilasinya. Dengan demikian, ilmuwan Inggris untuk pertama kalinya menemukan aplikasi konkret untuk fenomena interferensi.

Gangguan celah

Studi lebih lanjut tentang sifat-sifat cahaya memerlukan persiapan dan pelaksanaan eksperimen baru. Pertama, para ilmuwan belajar bagaimana membuat balok koheren dari sumber yang cukup heterogen. Untuk melakukan ini, aliran dari lampu, lilin atau matahari dibagi menjadi dua menggunakan perangkat optik. Misalnya, ketika seberkas sinar menumbuk pelat kaca dengan sudut 45 derajat, maka sebagiannyadibiaskan dan diteruskan, dan sebagian dipantulkan. Jika aliran ini dibuat paralel dengan bantuan lensa dan prisma, perbedaan fase di dalamnya akan konstan. Dan agar dalam percobaan cahaya tidak keluar seperti kipas dari sumber titik, sinar dibuat paralel menggunakan lensa fokus dekat.

Ketika para ilmuwan mempelajari semua manipulasi ini dengan cahaya, mereka mulai mempelajari fenomena interferensi pada berbagai lubang, termasuk celah sempit atau serangkaian celah.

Interferensi dan difraksi

Pengalaman yang dijelaskan di atas menjadi mungkin karena sifat cahaya lainnya - difraksi. Mengatasi hambatan yang cukup kecil untuk dibandingkan dengan panjang gelombang, osilasi mampu mengubah arah rambatnya. Karena itu, setelah celah sempit, sebagian balok mengubah arah rambat dan berinteraksi dengan balok yang tidak mengubah sudut kemiringan. Oleh karena itu, penerapan interferensi dan difraksi tidak dapat dipisahkan satu sama lain.

Model dan kenyataan

Sampai saat ini, kami telah menggunakan model dunia ideal di mana semua berkas cahaya sejajar satu sama lain dan koheren. Juga, dalam deskripsi interferensi yang paling sederhana, tersirat bahwa radiasi dengan panjang gelombang yang sama selalu ditemui. Tetapi pada kenyataannya, semuanya tidak demikian: cahaya paling sering berwarna putih, terdiri dari semua getaran elektromagnetik yang disediakan Matahari. Ini berarti interferensi terjadi menurut hukum yang lebih kompleks.

Film tipis

Contoh paling jelas dari jenis iniinteraksi cahaya adalah insiden seberkas cahaya pada film tipis. Ketika ada setetes bensin di genangan air kota, permukaannya berkilau dengan semua warna pelangi. Dan inilah akibat dari gangguan.

Cahaya jatuh di permukaan film, dibiaskan, jatuh di perbatasan bensin dan air, dipantulkan, dan dibiaskan lagi. Akibatnya, gelombang bertemu dengan dirinya sendiri di pintu keluar. Dengan demikian, semua gelombang ditekan, kecuali yang memenuhi satu syarat: ketebalan film adalah kelipatan dari panjang gelombang setengah bilangan bulat. Kemudian pada output osilasi akan bertemu dengan dua maxima. Jika ketebalan lapisan sama dengan panjang gelombang keseluruhan, maka keluaran akan menimpa maksimum pada minimum, dan radiasi akan padam dengan sendirinya.

Dari sini dapat disimpulkan bahwa semakin tebal film, semakin besar panjang gelombang yang akan keluar tanpa kehilangan. Faktanya, film tipis membantu menonjolkan warna individu dari seluruh spektrum dan dapat digunakan dalam teknologi.

Pemotretan dan gadget

Anehnya, beberapa aplikasi interferensi akrab bagi semua fashionista di seluruh dunia.

Tugas utama seorang model wanita cantik adalah terlihat bagus di depan kamera. Seluruh tim mempersiapkan wanita untuk pemotretan: penata gaya, penata rias, perancang busana dan interior, editor majalah. Paparazzi yang menjengkelkan dapat berbaring menunggu model di jalan, di rumah, dengan pakaian lucu dan pose konyol, dan kemudian memajang fotonya di depan umum. Tapi peralatan yang baik sangat penting untuk semua fotografer. Beberapa perangkat dapat berharga beberapa ribu dolar. Di antaraKarakteristik utama dari peralatan tersebut tentu akan menjadi pencerahan optik. Dan gambar-gambar dari perangkat semacam itu akan berkualitas sangat tinggi. Dengan demikian, bidikan bintang tanpa persiapan juga tidak akan terlihat tidak menarik.

Kacamata, mikroskop, bintang

Dasar dari fenomena ini adalah interferensi pada film tipis. Ini adalah fenomena yang menarik dan umum. Dan menemukan aplikasi interferensi ringan dalam teknik yang dipegang beberapa orang setiap hari.

Mata manusia paling baik melihat warna hijau. Oleh karena itu, foto gadis cantik tidak boleh mengandung kesalahan di wilayah spektrum tertentu ini. Jika film dengan ketebalan tertentu diterapkan pada permukaan kamera, maka peralatan tersebut tidak akan memiliki pantulan hijau. Jika pembaca yang penuh perhatian pernah memperhatikan detail seperti itu, maka dia seharusnya terkejut dengan adanya pantulan merah dan ungu saja. Film yang sama diterapkan pada kacamata kacamata.

Tetapi jika kita berbicara bukan tentang mata manusia, tetapi tentang perangkat tanpa gairah? Misalnya, mikroskop harus mendaftarkan spektrum inframerah, dan teleskop harus mempelajari komponen ultraviolet bintang. Kemudian film anti-pantulan dengan ketebalan yang berbeda diterapkan.