If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:12:03

Видео транскрипция

Нека поговорим за интерференция от тънък слой (филм). Какво означава това? Тук донякъде има повторение, филм само по себе си вече означава нещо много тънко, тънък слой от вещество. И тънък филм означава много, много тънък. Как се получава той? Може да се получи естествено. Когато вали навън, ще има локви вода. И понеже има останало масло върху пътя, понякога малко масло ще плава върху тази вода, а често този слой е много тънък, това е малко количество масло. С други думи, дебелината на маслото, плаващо върху водата, е изключително тънка. Ще наречем тази дебелина t. Откъде знаем, че е тънък филм, и откъде знаем, че е тук, ако не можем да го видим? Знаем, че е тук, понеже ако погледнеш надолу, ако погледнеш надолу към водата, понякога ще видиш цветна шарка тук, тази цветна шарка върху водата, линии в червено и синьо, и оранжево, и жълто, тя се получава поради интерференцията от тънък слой. Получава се и при сапунените балончета. Ако направиш балонче и го задържиш на пръчицата за балончета, ще видиш , че има цветове. И те идват от интерференцията от тънък слой. Как се получава това? Насам идва светлина, тя може да е от слънцето или от някакъв източник на светлина. Тя идва тук – това е само един лъч светлина. Трябват ни множество лъчи светлина, за да получим интерференция. Какво се случва, когато стигне до маслото? Част от нея ще се отрази от горната част на маслото. Тя ще се отрази върху себе си, но ако я начертая точно върху себе си, това бързо ще стане пълна каша. Ще начертая това тук, но тази светлина всъщност се отразява върху себе си, ако идваше право навътре. Ще наречем това лъч светлина 1. Но не цялата светлина прави това. Част от нея се отразява, но част от нея продължава през маслото. За да получим интерференция от тънък слой, тънкият слой трябва да е прозрачен, трябва да пропуска светлината през себе си. Не само да я отразява, но и да пропуска светлина през себе си. Част от тази светлина ще продължи навътре. Ето така. Но какво се случва? Среща друга среда. Всеки път, когато светлината стигне границата между две среди, тя ще се отрази и част от нея ще премине, като се пречупи. В този случай част от нея се отразява от тази повърхност. Тук имаме отразяване и тук горе имаме отразяване. И двете тук са отражения. Част от тази светлина отново отива нагоре. Няма да опитвам да я чертая обратно върху себе си. Ще я начертая ето тук, за да можем да я видим. Идва нагоре. Сега тези се застъпват. Виж, сега тези се застъпват, вълна 1 и вълна 2, сега окото ми може да възприеме интерференция, понеже тези две вълни ще стигнат до окото ми. Може да са конструктивни, може да са деструктивни. И може да видя различни цветове в зависимост от дължината на вълната. Това ще се опитаме да намерим. Как дебелината на това масло и дължината на вълната на светлината определят дали тази интерференция ще е конструктивна, деструктивна, или нито едното? Ето какво ще направим. Няма да се отклоняваме от това, което знаем. Знаем, че за да получим конструктивна интерференция, имаме два лъча светлина. Това, което има значение, е разликата в дължината на пътя. Ако разликата в дължината на пътя е 0, ламбда... Всяко цяло число за ламбда. Можеш да наречеш това m ламбда, ако искаш. Това ще е конструктивна интерференция. Всеки път разликата в дължината на пътя ще е половин цяло число от това, което е ламбда. 1/2 ламбда, 3/2 ламбда и така нататък. Ако искаш, можеш да наречеш това (m + 1/2) ламбда. Тези ще са деструктивни. Предполагам, че това не е равно на конструктивна... това предполага конструктивна и деструктивна интерференция. Но, спомни си, трябва да внимаваш, защото нещата могат да са странни. Тези са обърнати, ако между тях има преместване с пи. Ако една от тази бъде преместена с пи, а другата не бъде. Ако една от вълните е преместена с пи, а другата не е, спомни си, ако това беше онова нещо със задната част на тонколоните, ако смениш жиците на задната част на тонколоните, сега вместо вълната от тонколоната да излиза ето така, вълната от тонколоната излиза ето така. Ако припокриеш тези, това условие се преобръща. Ако не помниш защо, върни се и гледай това видео за интерференция на вълните. Това е условието. Дължини на вълните цели числа ни дават конструктивна интерференция, половин цели числа дължини на вълните ни дават деструктивна интерференция, освен ако едната не е преместена с пи. Ако и двете са преместени с пи, тогава това условие пак важи. Но ако само едната е преместена с пи, обръщаш тези зависимости и дължини на вълните от половин цели числа ти дава конструктивна интерференция,. а дължини на вълните от цели числа ти дават деструктивна интерференция. Случва ли се това тук? Защо трябва да се тревожим за премествания с пи? Не беше така при двата процепа. Спомни си, че при двата процепа не беше нужно да се притесняваме за никакви премествания с пи. Това беше, понеже една вълна навлезе насам и сега е двете са от една и съща вълна, тоест знаем, че започнаха във фаза. А тези вълни за тънкия слой? Може ли да има имместване с пи? Може. Всеки път, когато има отражение, може да има фазово изместване с пи. Повтарям, всеки път, когато светлината се отрази, може да има изместване с пи. Откъде да разбереш? Това зависи от скоростта на вълните в тези материали. Да кажем, че тук имахме въздух. Светлината има определена скорост във въздуха. Оказва се, че тя е почти същата като скоростта във вакуум. 3*10^8 метра в секунда. Но ще запиша това като v въздух (air) тук. А после имаш определена скорост на светлината. Светлината ще пътува с определена скоростта в маслото. v масло (oil) ще е по-малка. Да кажем, за целта на аргумента, че v масло, скоростта на светлинната вълна в маслото, ще е по-малка – да кажем, че е 2,7*10^8 метра в секунда. И във водата светлината отново ще има някаква скорост. Да кажем, че скоростта на светлината във водата, не е нужно да казваме, знаем, че тя е около 2,25*10^8 метра в секунда. Като знаем тези големини на скоростта, как определяме дали ще има фазово изместване с пи, или няма да има? Ето как. Всеки път, когато светлината се отрази от по-бавно вещество, има разлика във фазите, равна на пи. Какво имам предвид под това? Светлината тук започна в този материал. А отрази ли се от по-бавно вещество? Тя беше във въздуха, това е доста бързо, 3*10^8. Отрази се от маслото, отрази се от една среда, в която би се движила по-бавно. Това отражение тук води до фазова разлика пи. Има изместване на фазата с пи за това отражение. Светлинната вълна, която дойде насам, ако навлезе при връх, тогава бива върната обратно като долина. И ако дойде като тази точка, движеща се нагоре, ще напусне като тази точка, движеща се надолу. Ще бъде изместена със 180 градуса, или пи. А тази тук долу била ли е отразена от по-бавна среда? Да, тя беше в маслото. Тя би се движила във водата, която е по-бавна от маслото. Тоест и тази получава изместване с пи. Отново имаме същото – ако навлезе при връх, това излиза като долина. Какво означава това за това условие тук горе? Ако и двете са изместени с пи, все едно никое от тях не бива изместено. Ако преобърнем и двете отгоре-надолу, всичко отново е наред. Просто всичко се върна обратно до там, където беше. Тоест в този случай няма да преобърнем тези условия. Ако поради някаква причина използваме нещо различно от вода, използваме някаква друга течност и тази течност има големина на скоростта от, вместо 2,25, да кажем, че големината на скоростта тук е 2,85*10^8. Това не променя нищо тук горе. Това пак получава изместване с пи. Беше във въздуха, отрази се от нещо по-бавно, масло. И под по-бавно имам предвид, че ако светлината се движеше през него, тя щеше да се движи по-бавно, така че това получава изместване с пи. Но това тук долу, този лъч светлина, който беше в маслото, щеше да е преминал през вода, извинявай, това вече не е вода, това е някаква нова течност. Това се отрази от тази течност, през която щеше да пътува по-бързо. Получава ли изместване с пи? Не, тук долу няма да има повече премествания с пи, само един от тези отразени светлинни лъчи получава изместване с пи. И ако това се случи, ако един от лъчите светлина бъде изместен с пи, а другият не, тогава ще обърнем тези условия и дължините на вълните от половин цели числа ще ни дадат конструктивна интерференция, а дължините на вълните от цели числа ще ни дадат деструктивна интерференция. Нека поясня, нека ти покажа за какво говоря. Нека поразчистя това. Ако имах един материал и тук той е по-бавен в сравнение с този... Ако това се отрази от по-бърз материал, няма изместване с пи. Няма изместване със 180 градуса. Но ако е в един по-бърз материал и се отрази от по-бавен материал, тогава, да, това получава изместване с пи. Това получава изместване със 180 градуса. Така определяш дали се отразява от по-бърз материал, или се отразява от по-бавен материал. За двете страни, горните две тук горе, трябва да зададеш същия въпрос: "Дали това се отрази от по-бавна към по-бърза среда, дали се отрази от по-бърза, или се отрази от по-бавна?" Така определяш това. Ако се отрази от по-бърза, нямаш изместване с пи. Ако се отрази от по-бавен материал, тогава получава изместване с пи. Така се справяш с фазовите измествания с пи. Нека се върнем обратно до това. Има още няколко детайла тук. За да сме честни, тънките слоеве са доста сложни за хората. Един проблем е, че не им харесва да търсят дали е било преместено с пи, или не е било. Всъщност не е толкова трудно, след като знаеш правилото. Но тук има друг проблем – колко е делта х? Никога не сме казвали колко е делта х. Това трябва да е свързано с дебелината. Представи си, че тези две вълни идват навътре, представи си, че тези две вълни са комбинирани в тази голяма вълна, идваща навътре. В началото и двете са тук. И двете изминават това разстояние. Вълна 1 се отразява и изминава само това разстояние. Вълна 2 също изминава това разстояние, но само след като вълна 2 е изминала това допълнително разстояние в тънкия слой. Допълнителната дължина на пътя, изминат от вълна 2 в сравнение с вълна 1, не беше дебелина t. Ето тук обикновено се греши, хората мислят, че делта х за тънък слой е t. Не, вълна 2 трябваше да премине надолу, а после обратно нагоре. Тоест е 2t. Това е ключовото нещо за интерференцията от тънък слой. Разликата в дължината на пътя винаги ще е 2t. Просто трябва да дойда тук горе – знам колко е делта х. За тънък полупрозрачен слой тя винаги ще е равна просто на 2 по дебелината на тънкия слой. Ще поставя 2t тук. Това е условието ми, така променям това, за да го напасна към тънкия слой. За два процепа делта х беше d синус тита. За тънкия полупрозрачен слой делта х разликата в дължината на пътя е просто 2*t, така че е по-просто. Имаш тези измествания с пи, за които да се тревожиш, но делта х е по-просто. Това не е толкова лошо. Остана ли нещо, за което да се тревожим? Да, има още едно нещо, за което да се тревожим.
Кан Академия – на български благодарение на сдружение "Образование без раници".