extracted_text:
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ  БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ИННОВАЦИЯЛЫҚ  ЕУРАЗИЯ УНИВЕРСИТЕТІ
050604 Физика мамандығы бойынша ғылыми –білім кешені

ОҚУ БІЛІМ КЕШЕНІ
Оптика пәні бойынша

СИЛЛАБУС
кредиттік оқу  технологиясы бойынша
050604 Физика мамандығының 2 курс студенттері үшін ПАВЛОДАР 2009 ЖЫЛ
  БЕКІТІЛГЕН
Инженерлік академияның директоры

   __Е.Б.Никитин

 “___”___________________2009ж

Авторлары: аға оқытушы
Адайхан С.А.
Кафедра «Физика»
ОҚУ БІЛІМ КЕШЕНІ
«Оптика» пәні бойынша
 050604 Физика мамандығының студенттері үшін
күндізгі оқу бөлімі
орта білім негізінде
Оқу түрі: күндізгі
Курс 2, семестр 4
3 кредит
Дәріс   15 сағ.
Практика – 15 сағ.
Зертханалық жұмыс – 15 сағ.
ОСӨЖ  45 сағ.
СӨЖ – 45 сағ
Барлығы: 135 сағ.
Бақылау түрі: курстық жұмыс, емтихан  4 семестр
Оқу жұмыс бағдарламасы және оқу жұмыс жоспары мен ҚР МЖМБС  3.08.3192006, Астана 2006
мемелекеттік   стандартының   Алматы,   22.06.2006   жылғы   типтік   оқу   бағдарламасының     негізіне
сәйкес 050604 «Физика» мамандығының суденттері үшін жасалынған
 «Физика» кафедрасының мәжілісінде қарастырылды
№___   ________2009ж. протоколы
 «Физика» кафедрасының меңгерушісі фм.ғ.к. профессор _________________Саликбаева Т.Ш.
Инженерлік академияның ғылымиәдістемелік кеңесінде бекітіліп басылымға ұсынылған
№___   ________2009ж. протоколы ИАКБ факультетінің ғылыми  әдістемелік кеңесінің төрағасы
т.ғ.к. профессор _________________________    Ордабаев Е.К.
Келісілді:
АӘБ бастығы
п.ғ.к., профессор___________________________ Ушакова Н.М.
Байланыс ақпараты:
Оқытушы
Өткізу уақыты мен орны
Байланыс ақпараты
Адайхан Сауле
Адайхановна
Дәріс
Корпус № 1,
ауд. №413
ОСӨЖ
Корпус №1,
ауд. №413
«Физика» кафедрасы, кабинет
№413
Тел. жұм. 571255,
(ішкі. 124)
Кеңес уақыты: кафедрадағы
кеңес кестесі бойынша

 «Оптика» оқу курсы  силлабусының құрылымы

Түсіндірме хат
Курстың күнтізбелік – тақырыптық жоспары
Дәріс курсынын мазмұны
СӨЖ бойынша тақырыптық жоспар және оны орындау мерзімі
ОСӨЖ бойынша тақырыптық жоспар және оны орындау мерзімі
Емтиханға дайындалуға арналған сұрақтар
Әдебиеттер тізімі
Негізгі
Қосымша
Тәлімгерлері үшін бақылау жұмыстары
Тәлімгерлердің рейтингін қою шкаласы
Тәлімгерлердің дағдыларын, білімін бағалаудың жалпы шкаласы  Түсіндірме хат
Осы    «Оптика» курсы бойынша    жұмыс бағдарламасы 050604 Физика мамандығының екінші
курс студенттеріне арналған және  ҚР МЖМБС міндетті компонент құрамына кіреді. Бұл курс
бойынша 3 кредит бөлінген.
Пәннін мақсаты:
Физика мамандығы бойынша оптиканы жете біліп, оптика заңдарын және оптикалық аспаптар
мен   құралдарды   оқу   мекемелері   мен   өндірістік   кәсіпорындарында   қоланып   практикалық
жұмыстарды   жүргізетін,   оптика   бойынша   ғылыми   –   зерттеулік   жұмыстарды   жүргізетін
мамандарды дайындау.
Пәннің міндеті:
 Дәрістік   курстарда   теориялық   деңгейде   оптика   тарауындағы   негізгі   сұрақтармен   қамтылу
керек;
 Практикалық   сабақтарда   әртүрлі   практикалық   есептерді   өздігінен   шешу   ептілігі   мен
дағдыларын, келешек мамандықтың қосымша есептерінде   нақты физикалық мазмұнын бөліп
алу ептіліктерін қалыптастыру керек;
Зертханалық сабақтарда физикалық эксперименттерді жүргізу, өлшеу нәтижелерін өңдеу және
оларды   талдау   дағдылары   қалыптастырылып,
  физикалық   зерттеудің   әдістерімен
таныстырылады;

Пәнді оқу нәтижесінде студент мынаны
БІЛУ ҚАЖЕТ:
- Монохроматтық және когеренттік толқындарды, толқындарды сипаттайтын негізгі шамаларды.
- Оптиканың негізгі заңдары мен принциптерін.
-
- Жұмыс істеу принциптері «Оптика» заңдарына негізделген физикалық аспаптарды.
-
«Оптикада» қарастыратын физикалық шамалардың өлшем бірліктерін.
Теорияда қолданылатын негізгі оптиклық физикалық модельдерді.
ҮЙРЕНУ ҚАЖЕТ:
Теориялық және эксперименттік есептерді шығару.
Есептердің нәтижелерін талдау үшін «Оптика» заңдарын қолдану.


 Физикалық эксперименттерді жүргізу.

Эксперименттердің нәтижелерін бағалау және оның қателігін анықтау.
 ИЕ БОЛУ КЕРЕК::
«Оптика» заңдарын кез келген физикалық құбылыстарға қолдануға.
«Оптиканың» заңдары мен негізгі формулаларын қолдануға.
 Физикаға негізделген нақтылы және теориялық материалдардан ғылыми зерттеулердің қазіргі
әдістерін бөліп алуға және оны түсіндіруге.
 Жекеден жалпыны жинақтауға және жалпыдан жеке қорытынды алуға.
       КОМПЕТЕНТТІ БОЛУ КЕРЕК:

 Болашық   мамандығы   туралы,  «Оптика»   заңдары   қолданылатын   кәсіпорындарының
жұмысы   туралы,   олардың   болашақ   дамуы   туралы,   оларда   қолданылатын   оптикалық
приборларды.
Курс   мазмұны:  курс   15   сағат   дәрістен,   15   сағат   практикадан,   15   сағат     зертханалық
жұмыстан,   45   сағат   45   сағат   ОСӨЖ   және   СӨЖ   тұрады.     Үш   шекаралық   бақылаудан,   және
қорытынды емтиханнан тұрады.
Әр   тақырыпқа   сұрақтар   беріледі.   Бұл   сұрақтарға   негізгі   және   қосымша   әдебиеттерді
пайдаланып жауап беру қажет.

Пререквизиты:
  пәнді   зерттеу   мектеп   курсында   өтілген   математика   және   физиканың     негізгі   ұғымдарына,

заңдарына, формулаларына негізделген.
 Постреквезиттер:
күрделі интегралдар мен туындылар, «Оптика» бөлімінің негізгі ұғымдары, формулалары,
заңдары мен принциптері.
Бақылау түрі – кустық жұмыс, емтихан
 «Оптика»  пәні бойынша күнтізбелік – тақырыптық жоспар
№
Модуль 1
1
2
3
4
Бөлім 1. Толқындық оптика.
Оптика пәні. Жарық туралы
ілімнің дамуына қысқаша шолу.
Жарықтың электромагниттік
табиғаты.
Негізгі энергетикалық және
жарықтық шамалар: жарық ағыны,
жарық күші.
Интерференция құбылысы.
Когеренттік туралы ұғым.
Интерференция  кезіндегі
минимум және максимум
шарттары.
Дифракция   құбылысы.   Френель
және   Фраунгофер   дифракциясы.
Гюйгенс   –
  Френель   принципі.
Френель зоналары.
Бөлім 2. Геометрикалық
оптика.
Сағат саны
Дәріс Прак
тика
Зерт
хан.
ОСӨ
Ж
СӨЖ
1
1
1
1

1
1
2

3
3
3
3
3
3
3
3
3
 5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Геометриялық  оптика толқындық
оптиканың шекті жағдайы
ретінде.
Ферма принципі. Жарықтың
шағылу және сыну заңдары. Толық
шағылу. Талшықтық оптика.
Айналар. Призмалар. Жұқа
линзалар. Жұқа линзадағы кескін.
Кескіннің ұлғаюы. Жұқа линзаның
теңдеуі.
Модуль 2. Жарықтың
поляризациясы.
Бөлім 3. Жарықтың
поляризациясы.
Поляризацияланған  және
поляризацияланбаған жарық.
Поляризаторлар және
анализаторлар. Малюс заңы.
Диэлектриктен шағылғандағы
жарықтың поляризациясы.
Брюстер заңы.
Бөлім 4. Жарықтың
дисперсиясы,  жұтылуы және
шашырауы.
Жарықтың   шашырау   құбылысы.
Жарық   дисперсиясы.   Аномаль
және нормаль дисперсия.
Дисперсияның электрондық
теориясы. Жарықтың жұтылуы.
Фазалық және топтық
жылдамдық. ВавиловЧеренков
эффектісі
Бөлім   5.  Сәулелену   кванттық
табиғаты.
Жарықтың кванттық теориясы
туралы ұғым. Жылулық
сәуленудің негізгі заңдары.
Кирхгоф заңдары. Стефан –
Больцманның сәулелену заңы
және Виннің ығысу заңы.
Фотоэлектрлік эффекттің
түрлері. Сыртқы фотоэффект
заңдары.
0,5
1
0,5
1
1
1
1
1
1
1
1

2

2
1
1

1
1
1

2

3
2
2
1

2
2
3
1
3
3
3
3
3
3
3
3
2
3
1
3
3
3
3
3
3
3
3 16
Фотонның энергиясы мен
импульсі. Жарық қысымы.
Барлығы
1
15
2
15

15
3
45
3
45
СӨЖ бойынша тақырыптық жоспар және оны орындау мерзімі
№
Тапсырма
Тапсырма мазмұны
Бақылау түрі
Ұсынылатын
әдебиет
Тапсы
ру
мерзім
і
(апта)
Макси
малды
балл
Модуль 1
1 Жарықтың
көгеренттігі

және
Уақытша
кеңістіктік
когеренттілік.
Оптикадағы
интерференция   ны
бақылау әдістері
2 Интерференция  Жұқа қабықшадағы
интерфе ренция.
Жазық параллель
жұқа қабықшадағы
интер– ференция.
Интер –
ферометрлер.
Линзалардың
мөлдірлігі.
Көз оптикалық жүйе
ретінде. Оптикалық
құралдар: лупа,
микроскоп,
телескоп.
Фотоаппарат,
проекциялық
аппараттар.
Поляризациялық
құралдар және
оларды қолдануы.
Жарық жылдамдығы
Жарық
жылдамдығын
3 Линзалар
4 Оптикалық
құралдар
5 Дифракция
Модуль 2
6 Поляризациялы
қ құралдар.
7 Жарық
жылдамдығы
Ақпараттық
хабар
Жазбаша
сұрау
Хабарларды
қорғау
Оптикалық
құралдардың
қысқаша
сипаты
Физикалық
диктант
Ауызша сұрау
Ақпараттық
хабар
2
3
4
5
6
7
9
5
5
5
5
5
5
5
[1,2,11]
[2,5,7]
[3,4,9]
[3,611]
[1,8,12]
[3,6,10]
[1,8,10] 8 Қозғалыстағы
орталарда
жарықтың
таралуы
бойынша
тәжірибелер.
9 Жарықтың
затпен әсері.
10 Оптикалық
пирометрия
11 Фотоэффект
12 Электромагитті
к   сәулеленудің
толқындық
және
корпускулалық
қасиеттері
№
Тапсырма
тақырыбы
Модуль 1
1 Жарық   туралы
ілімнің
дамуына
қысқаша шолу.
2 Жарықтың
дифракциясы
өлшеудің
классикалық
тәжірибелер
Қозғалыстағы
орталарда жарықтың
таралуы бойынша
тәжірибелер: Физо
тәжірибелері.
Майкельсон
тәжірибелер.
Оптикадағы   Доплер
эффектісі.
Жарықтың
жылдамдығын
анықтаудың
астрономиялық
әдістері
АСТ
эксперименталдық
негізі.
Фотоэффектті
қолдануы
Электромагиттік
сәулеленудің
толқындық   және
корпускулалық
қасиеттерінің
бірлестігі.
Жазбаша
сұрау
Тест
Ауызша сұрау
Хабар
Жазбаша
сұрау
10
5
[5,6,9]
11
12
13
14
5
5
5
5
[4,7,12]
[3,9,11]
[5,6,10]
[1,2,8]
ОСӨЖ мазмұны мен өткізу кестесі
Тапсырма мазмұны
Өткізу
түрі
Өткіз
у
аптас
ы
Мак
сима
лды
балл
Ұсынылатын
әдебиет
Жарықтың түзу сызықты
таралуын толқындық
теория бойынша түсіндіру
Ақпаратт
ық
хабарлау
Зоналық пластина.
Дөнгелек тесіктегі,
дөнгелек экран – дағы,
жартылай шексіз
Жазбаша
сұрау
[1,3,10,13]
[1,6,10,12]
1
2
5
5 3 Фраунгофер
және   Френеля
дифракциясы
4 Дифракция
құбылысы
5
Рентген
сәулелерінің
дифракциясы.
6 Линзалар
Модуль 2
7 Жарықтың
поляризация
сы
8 Керр
эффектісі
9 Сәулелену
және   жұтылу
спектрлері.
10 Сызықтық
емес оптика
11 Жарықтың
жұтылуы.
12 Жылулық
сәулену   және
оның сипаты
13 Сыртқы
фотоэффект.
экрандағы Френель
дифракциясы.
Тесіктегі
дифракциясы.
  Фраунгофер

тор.
циялық
Дифракциялық
Дифрак

торлардың түрлері.
Рентген
дифракциясы.
Брэгг теңдеуі.
Линзаңың формуласы.
Линзаның оптикалық күші.
Линзалардың абберациясы.
сәулелерінің
  Вульфа

–
Брюстер бұрышы. Косарла
–
  нып   шағылғандағы
жарық
тың
поляризациясы.   Поля   –
ризацияланған   сәулелердің
интерференциясы.
Жасанды анизотропия.
Фотосерпімді эффект.
Керр эффекті.
Поляризация
жазықтығының айналуы.
Сәулелену   және   жұтылу
спектрлері.Спектрлік
анализ. Дене –  лердің түсі.
Жарықтың
шашырау
құбылысы.
Сызықтық   емес   оптика
туралы түсінік
Жарықтың

құбылысы.
Шашыраған
поляризациясы.
және таң түстері.
Релей – Джинс формуласы.
Планк формуласы.
шашырау
  Рэлей   заңы.
  жарықтың
  Аспан

Сыртқы фотоэффект үшін
Эйнштейн формуласы.
Жарықтың кванттық
Ауызша
сұрау
Сұрау
Конспект
жазу
Ақпаратт
ық
хабарлау
Физикалы
қ диктант
3
4
5
6
5
5
5
5
8
5
[2,9,11]
[1,4,7,9]
[2,3,15]
[1,3,7]
[1,2,4,9]
Талдау
[1,5,6,9]
9
Құралдар
ды
қарастыру
10
Хабар
Жазбаша
сұрау
Формула
ларды
жаттау
Физикалы
қ диктант
11
12
13
14
15
5
5
5
5
5
5
[1,8,12]
[3,4,10]
[2,6,9,13]
[1,6,11]
[3,8,12] қасиеттерін
экспериментальды түрле
дәлелдеуі
Комптон эффектісі және
оның элементар теориясы.
14 Комптон
эффектісі
Тест
[1,5,9,13]
«Оптика» пәні бойынша емтиханға арналған тесттік тапсырмалар
1) Түсу бұрышын
арасындағы бұрыш қалай өзгереді?
  кеміткен кезде жазық айнаға түскен сәуле мен шағылған сәулелердің
a)
d)
b)
e)

c)
2)   Жарық   сәулесі   шыныдан   вакуумға   өтеді.   Шекті   бұрыш
жылдамдығын табыңыз.
  тең.   Шыныдағы   жарық
a)
     b)
   c)
d)
e)
3) Жарық сәулесі ауа  шыны шекарасына 600 түседі. Егер шынының сыну көрсеткіші  3  болса,
онда сәуленің сыну бұрышын табыңыз.
a)
b)
c)
d)
e)
4) Келтірілген құбылыстардың қайсысы біртекті емес ортада жарықтың таралуымен байланысты?
a) интерференция
d) поляризация
e) дисперсия
b) Дифракция
c) жұтылу
5)   Жақын   орнатылған   екі   тесікке   бірсе   қызыл,   бірсе   сары   немесе   күлгін   жарық   түседі.   Қай
жарықтың дифракциялық бейнесінің ені үлкен?
a) Барлық сәулелердің дифракциялық бейнелерінің ені біркелкі
b) Күлгін сәуленің
c) Сары сәуленің
d) Қызыл сәуленің
e) Қызыл және сары сәулелердің
6)   Поляризатордан   өткен   жарықтың   интенсивтігі   I1  анализатордан   жұтылмай   өтсе   (I)   қай   заң
бойынша   өзгереді?   Мұнда    поляризатор   мен   анализатордың   бас   қималарының   арасындағы
бұрыш.
a)
b)
c)
d)
e)
7)   Ақ   жарық   дөңгелек   саңылау   арқылы   өткен   кезде   дифракциялық   бейне   байқалады.
Дифракциялық бейне центрінде не байқалады?
a) Жауаптар ішінде дұрысы жоқ
d) Ақ дақ
e) Тесік мөлшеріне байланысты не ақ дақ, не күңгірт дақ
c) Еш нәрсе байқалмайды
b) Күңгірт дақ
8) Ортаның сыну көрсеткіші үшін өрнекті көрсетіңіз. a)
b)
c)
d)
6) Линзаның оптикалық күшінің өрнегін көрсетіңіз.
a)
b)
c)
d)
9) Брюстер формуласының түрі мынадай:
e)
e)
a)
    b)
c)
    d)
    e)
10) Электромагниттік толқындардың вакуумдағы таралу жылдамдығы неге тең?
a)
b)
c)
d)
e)
11) Толқындардың интерференциясының шатры:
a) кез келген толқындарды қосу
c) толқындар бірдей жиілікке ие болуы тиісті
e) толқындар когерентті болу керек
b) толқындар бірдей фазаға ие болуы тиісті
d) толқындар бірдей жылдамдыққа ие болуы тиісті
12) Изотропты нүктелік жарық көзі үшін жарық күші мына өрнекпен анықталады.
a)
b)
c)
d)
e)
13)   Поляризацияланған   сәулелер   өзара   интерференцияланады,   егер   құрамындағы   жарықтық
вектордың тербеліс бағыттары
a) 45 градуспен қиылса
c) Бағыттас болса
b) Кез келген бұрышпен қиылса
d) 30 градуспен қиылса
e) Өзара перпендикуляр болса
14) Жарық толқынның Р нүктесіндегі әсерін анықтау үшін Френельше көршілес екі зонадан түсетін
толқындар қандай болу керек?
a) Фаза ығысуы 0,25 тең болу керек
c) Бір фазада тербелу керек
e) Фаза ығысуы 0,75 тең болу керек
b) Қарамақарсы фазада тербелу керек
d) Фаза ығысуы 0,5 тең болу керек
15) Анализаторды неменеге қолдануға болады?
a) Сәуленің таралу бағытын өзгертеді
c) Бүкіл сәулелердің арасынан монохроматты сәулені оңашалайды
d) Табиғи жарықты поляризациялауға
e) Жарық сәулесінің поляризация түрін және дәрежесін анықтайды
b) Жарықтың интенсивтігін анықтайды
16) Сұйық және аморфты денелерде электр өрісінің әсерінен пайда болатын қосарланып сынуын ...
a) фотосерпімді эффектісі дейді
c) ВавиловЧеренков эффектісі дейді
b) Керр эффектісі дейді
d) Фарадей эффектісі дейді    e) Холл эффектісі дейді
17) Электромагниттік толқын қай ортада таралады?
a) Ортада
d) Тек қана біркелкі емес ортада
b) Тек қана біркелкі ортада
c) Вакуумда және ортада
e) Тек қана вакуумда 18) Жарықтың  белгісіз  ортадан ауаға өткен  кездегі шекті бұрышы  300  тең. Осы ортаның сыну
көрсеткішін табыңыз.
a) 1,5 b) 2,5 c) 2,0 d) 1,0 e) 2,2
19) Дифракциялық тордың 1 ммгі штрихтар саны 125. Торды толқын ұзындығы 420 нм жарықпен
жарықтандырағанда,   экран   мен   тор   аралығы   2,5   м   қашықтықта   көк   жолақ   көрінді.   Экрандағы
орталық жолақтан бірінші жолаққа дейінгі ара қашықтықты анықта:
a) 1,3 см
e) 130 мм
d) 26 мм
b) 1,3 мм
c) 13 см
20) Егер жарық толқынының жолына мөлдір емес дискі орналасса, онда:
a) центрінде қара дақ
d) центрінде ашық дақ
b) жарық одан шағылады
e) жарық оны орап өтеді
c) центрінде күңгірт дақ
21) Жарықтың корпускулалық теориясын жасаған ғалым:
a) Эйнштейн b) Гук c) Ньютон
d) Гюйгенс
e) Максвелл
22) Интерференция максимумы бақыланады:
a) когерентті емес толқындардың фазалары бірдей нүктелерде
b) когерентті емес толқындардың фазалары әр түрлі нүктелерде
c) когерентті толқындардың фазалары әр түрлі нүктелерде
d) когерентті толқындардың фазалары бірдей нүктелерде
e) тең болатын нүктелерде
23) Жарықтың қандай сәулесі спектроскоп призмасында көп ауытқиды:
a) күлгін
c) барлығы бірдей
d) көк e) қызыл
b) жасыл
24)   Егер   ортаның   сыну   көрсеткіші   линзаның   сыну   көрсеткішінен   артық   болса,   мына   берілген
линзалардың бірі жинағыш болып табылады:
a) ортасы шеттеріне қарағанда, жұқарақ
b) ортасы шеттеріне қарағанда, қалыңырақ
d) тек бір беті ғана сындырушы
c) мұндай линзалар жоқ
e) қалыңдықтары бірдей
25) Керр эффектісі дегеніміз:
a) жазық толқындардың дифракциясы
b) изотропты кристалдарға электр өрісімен әсер еткен кездегі пайда болатын жарықтың
қосарланып сынуы
c) анизотропты кристалдарға  жарықтың қосарланып сынуы
d)   изотропты   кристалдарға   магнит     өрісімен   әсер   еткен   кездегі   пайда   болатын   жарықтың
қосарланып сынуы
e) изотропты кристалдарды бір бағытта сығу немесе созу кездегі  жарықтың қосарланып сынуы
26) Жарық фотондар түрінде тарайды деген гипотезаны кім ұсынды?
a) Планк
b) де Бройль c) Комптон d) Эйнштейнe) Бор
27) Ені  a  тең сањылауға тік түскен жарық кезіндегі дифракциялық максимум шартын көрсетіңіз.
a)
     b)
  c)
d)
e)
28) Лоренцтің теориясында дисперсия пйда болады:
a) энергия жұтылғанда
b) механикалык толқындардың ортаның электрондарымен өзара әсерлесуі нәтижесінде c) электромагниттік толқындардың атомдармен өзара әсерлесуі нәтижесінде
d) электромагниттік толқындардың атомдар ядроларымен өзара әсерлесуі нәтижесінде
e) электромагниттік толқындардың сыртқы электрондармен өзара әсерлесуі нәтижесінде
29) Сындыру көрсеткіштері су, шыны, алмаз үшін ауаға қатысты алғанда 1,33; 1,5; 2,42 сәйкес
болады. қай затта толық шағылуды шекті бұрышы ауаға шыққанда минимал мәнге жетеді:
a) суда
e) еш жерде толық шағылу жоқ
b) барлығы бірдей
c) шыныда
d) алмазда
30) Дифракция дегеніміз:
a) жарықтыњ түзу сызықты таралуы
b) геометриялық оптика заңдарынан кез келген ауытқу
c) когерентті толқындардың бір  біріне беттесуі
d) монохромат толқындардың таралуы
e) көлеңкенің және жарты көлеңкенің пайда болуы
31) Төменде келтірілген сәуленудің қайсысы ең төмен жиілікте:
1ультра күлгін сәуле, 2инфрақызыл сәуле, 3көрінетін жарық,
4радиотолқындар, 5рентген сәулелері
a) 2
d) 3
b) 5
e) 1
c) 4
32) Снеллиус заңы дегеніміз:
a) Дифракция
d) Жарықтың түзу сызықты таралу заңы
b) Жарықтың сыну заңы
c) Жарықтың шағылу заңы
e) Жарық шоқтарының тәуелсіздігі
33) Ортаның сыну көрсеткіші үшін өрнекті көрсетіңіз:
a)
b)
c)
d)
e)
34) Бөгеттен байқалатын жарқытың дифракция құбылысы қандай шарт кезінде ықтималды болады?
b)
a)
c) Бөгет өлшемі d жарықтың толқын ұзындығы мен шамалас (
d) жауаптар ішінде дұрысы жоқ
e)
, мұндағы L саңылаудан бақыланатын нүктеге дейінгі аралық
) болған кезде
35) Периоды d дифракциялық тор ұзындығы  жарық шоғымен тік бағытта жарықтандырылды.
Төменде   келтірілген   өрнектердің   қайсысы   бірінші   бас   максимум   байқалатын    бұрышын
анықтайды?
a) ДЖЖ
b)
c)
d)
    e)
36)   Екі   когерентті   толқын   түйіскенде   қортынды   толқынның   амплитудасы   қай   формуламен
өрнектеледі?
a)
d)
b)
e)
c)
37) Егер поляризатор мен анализатордан өткен жарық интенсивтігі
ірі қималарының ара бұрышы неге тең?
 есе кемісе, олардың a)
b)
c)
d)
e)
38) Релей заңы бойынша көрінетін спектр облысында ең интенсивті мына түсті жарық сәулелер
шашырайды.
a) Жасыл түсті
b) Көк түсті c) Күлгін түсті
e) Қызыл түсті
d) Сары түсті
39) Линзаның D оптикалық күші мен оның фокус аралығы F тің байланысы.
a)
b)
c)
d)
e)
40) Толық үйектелу (поляризациялану) кезінде Брюстер бұрышы мен сыну бұрышының байланыс
формуласын көрсетіңдер?
a)
b)
c)
d)
e)
41) Егер параллель сәулелер шоғы линзаға түсіп сынған соң бір нүктеде қиылысса, сонда ол линза ...
деп аталады.
a) қалың
c) шашыратқыш
d) жинағыш
b) теріс
e) жұқа
42) Саңылауда дифракцияланған ақ жарық бейнесінің ортасында ... орналасады.
a) спектр
c) ақ жолақ d) сары жолақ
b) қызыл жолақ
e) күлгін түсті жолақ
43)   Қалыңдығы   d,   сыну   көрсеткіші   nға   тең  жазық   параллель   платинкадан   вакуумда   шағылған
монохроматты сәуленің интерференциялық көрінісінің максимал үлсіреу шартын табыңдар?
a)
d)
b)
e)
c)
44) Интерференциялық максимумының реті неден тәуелді?
a)   Толқынның   оптикалық   жол   ұзындығының   айырмасына   сиятын   толқын   ұзындығы
санынан
b) Тербелістің жиілігінен
d) Тербелістің фазасынан
c) Тербелістің амплитудасынан
e) Тербелістің периодынан
45) Бір саңылаудан пайда болатын Фраунгофер дифракциясының максимум шартын табыңдар?
a)
d)
b)
e)
c)
46) Оптикалық актив қатты денеде үйектелу (поляризация) жазығының бұрылу бұрышы қай заң
бойынша өтеді?
a)
b)
c)
d)
e)
47) Исландия шпаты кристалынан табиғи жарық өткенде сәуле екіге бөлінеді: кәдмгі және өзгеше деген сәулелерге. Осы пайда болған сәулелердің ерекшеліктері қандай?
a) Екеуіде поляризацияланбаған
c) Тербеліс жазықтықтары параллель
d) Кәдімгі сәуле поляризацияланбаған, өзгешесі  поляризацияланған
e) Кәдімгі сәуле поляризацияланған, өзгешесі поляризацияланбаған
b) Тербеліс жазықтықтары перпендикуляр
48) Дисперсия қалыпты (нормаль)  деп аталады егер ...
a) толқын ұзындығы өзгергенде ортаның сыну көрсеткіші  өзгермесе
b) жарық жолындағы бөгет өлшемі толқын ұзындығына тең болса
c) қысым мен температура тұақты болса
d) толқын ұзындығы кемігенде сыну көрсеткіші  артса
e) толқын ұзындығы кемігенде сыну көрсеткіші  кемісе
49) Призманың сәуле өтетін жақтарының арасындағы бұрыш ... деп аталады.
a) толық шағылу бұрышы
d) ығысу бұрышы
b) сындырушы бұрыш c) түсу бұрышы
e) сыну бұрышы
50) Гюйгенс Френель принципі бойынша кеңістіктің әрбір нүктесіне жеткен жарық толқынының
интенсивтігі:
a)   толқындық   беттің   әр   элементінен   пайда   болатын   толқындардың   екіге   көбейтілген
интенсивтіктерінің қосындысына тең
b)   толқындық   беттің   әр   элементінен   пайда   болатын   когеренттік   толқындардың
интерференциялануының салдары
c) толқындық беттің әр элементінен пайда болатын толқындардың интенсивтіктерінің қосындысына
тең
d) кеңістіктің барлық нүктелерінің орташа интенсивтігіне тең
e)   толқындық   беттің   әр   элементінен   пайда   болатын   толқындардың   интенсивтіктерінің
қосындысының жартысына тең
51) Параллель суледегі дифракция ...
a) Ньютон дифракциясы
d) Фраунгофер дифракциясы e) Френель дифракциясы
b) Брюстер дифракциясы c) Гюйгенс дифракциясы
52) Тұрақтысы (периоды) dға теңтордың бетіне жарықтың параллель шоғы жоғарыдан төмен қарай
түседі.   Дифракциялық   максимум   пайда   болатын   бұрышты   қай   формула   бойынша   анықтауға
болады?
a)
b)
c)
d)
e)
53) Жарық сәулесінің сыну заңын табыңдар.
a) Жарық сәулесі әрқашан оптикалық жол ұзындығының минимум бағыты бойынша таралады
b) Шағылу бұрышы түсу бұрышына тең
c) Жарық сәулесі толқын түрінде таралады
d) Біркелкі ортада жарық сәулесі түзу сызық бойынша таралады
e)   Түсу   бұрышының   синусының   сыну   бұрышының   синусына   қатынасы   екі   орта   үшін
тұрақты сан
54) Ортадағы таралатын жарқ жылдамдығын анықтау үшін, сол ортаның қандай сипаттамасын табу
қажет?
a) Температурасын b) Сыну көрсеткішін
c) Серпімділігін   d) Көлемін   e) Тығыздығын
55) Жарықтың кішкене дөңгелек тесіктен өткенде байқалатын дифракциялық көріністің ортасында қашан қара дақ болады?
a) Әрқашан қара дақ болады
c) Егер дөңгелектен өтетін зоналар саны жұп болса
d) Жарық түзу сызықты таралғандықтан көріністің ортасында әрқашан ақ жарық дақ орнатылады
e) Егер дөңгелектен өтетін зоналар саны тақ болса
b) Егер тесікте Френельдің орталық зонасы ғана ашылса
56)   Периодтары   және   фаза   айырмасы   көрсетілген   бір   бағытта   өтетін   тербелістердің   қайсысы
когерентті болады?
a)
b)
c)
d)
e)
57) Малюс заңын өрнектейтін формуланы табыңдар.
a)
b)
c)
d)
e)
58)   Дөңгелек   саңылау   тудыратын   Френель   дифракция   бейнесі   көршілес   орнатылған   ақкүнгірт
сақиналар болады. Ортасындағы дақ ақ түсті болу үшін саңылауда Френельдің ... зонасы орнатылу
керек.
a) Френельдің орталық зонасының дәл жарты
b) Френельдің орталық зонасының бір бөлшегінің
c) тақ санды
d) жұп санды
e) тақ және жұп санды
59) Қашан жарық сәулесінің түсу бұрышы оның сыну бұрышына тең?
a)
b)
c)
d)
e)
60) Торға қалыпты түскен ақ жарықтың дифракциялық көрінісі қандай болады?
a) Параллель орнатылған қара жолақтар
c) Ортасында ақ жолақ, жан жағында әр түсті жолақ
d) Ортасында қоңыр түсті жолақ, сол жағында әр түсті жолақ   e) Әр түсті параллель жолақтар
b) Параллель орнатылған ақ жолақтар
61) Өте тар саңылау көмегімен дене бейнесін экранға түсіруге болады. Қолданған саңылаудың
тесігі кемісе, бейне күшейеді, бірақ аса кемітсек, бейне әлсірейді. Неліктен?
b) Дифракция құбылысы салдарынан
a) Сынудан
c) Жарық шашырау салдарынан
d) Интерференция құбылысы салдарынан
e) Дисперсия құбылысы салдарынан
62) Жұқа линзаның формуласын көрсетіңіз.
a)
b)
c)
d)
e)
63) Интерференция құбылысы пайда болу үшін толқындар ... болу керек.
a) түзу
b) когерентті емес
d) сфералық
c) когерентті
e) жарық
64) Жазық шыны пластинканың үстіне жазықдөңес линза (дөңес жағымен) қойылса, пайда болатын
интерференциялық жолақтардың пішіні (формасы) қандай болады?
a) төртбұрыш түрінде
c) Сақиналар түрінде
e) Эллипс түрінде
b) Пластинканың бетіне параллель түзулер түрінде
d) Пластинканың бетіне перпендикуляр түзулер түрінде 65) Көрінетін жарық жиіліктердің қайсысы диапазон аралығында орналасады?
a)
b)
c)
  d)
 e)
66) Жарық бір ортадан екінші ортаға орын ауыстырса, толық шағылу құбылысы пайда болу үшін
сыну көрсеткіштері өзара қандай қатынаста болу керек?
a)
b)
c)
d)
e)
67) Жарық күшін анықтайтын формуланы көрсетіндер
a)
b)
c)
d)
e)
68) Вертикаль түсетін жарық сәулесі горизонталь бағытқа шағылу үшін жазық айнаны қалай орнату
керек?
a) Сәуле мен айна арсындағы бұрыш 45 градусқа тең болу керек.
b) Сәуле мен айна арасындағы бұрыш 30 градусқа тең болу керек
c) Сәуле мен айна арасындағы бұрыш 60 градусқа тең болу керек
d) Сәуле мен айна арасындағы бұрыш 90 градусқа тең болу керек
e) Сәуле мен айна арасындағы бұрыш 0 грудусқа тең болу керек
69) Интерференциялық бетінің реттік номірі өссе көршілес екі жолақтар ара қашықтығы қалай
өзгереді?
a) 2 есе кемиді
c) 2 есе өседі
d) өзгермейді
b) кемиді
e) өседі
70) Егер шыныға немесе бұралған шыны шыбықшының тіке жағынан жарық ағынын жіберсе, қарсы
жағына  әлсіремей  жетеді.  Осы  аталған  жарық  өткізгіш   қондырғының  негізінде  қандай  құбылыс
жатады?
a) жарық шашырауы
c) жарық толқынның интерференциялануы
e) Диэлектрик шекарасынан толық шағылу
b) жарық толқынның дифракциялануы
d) ауашыны шекарасында жарықтың жұтылуы
71) Аталған шарттардың қайсысы интерференциялық көріністің пайда болуына әсер етпейді?
a)   интерференцияға   түйісетін   біркелкі   жиілікті   толқындардағы
тербелісінің амплитудасы тең болу керек.
b) екі біркелкі жиілікті түйісетін толқындардың  электрлік векторының  тербеліс бағыты өзгермеу
керек.
c) толқындар түйісетін нүктелерде периодттары бірбіріне тең тербелістердің фаза айырмашылығы
уақыт бойынша тұрақты болу керек
d)   түйісетін   нүктелерде   периодттары   бір   біріне   тең   емес   тербелістердің   фаза   айырмашылығы
уақыт бойынша өзгереді
e) жарық сәулелердің спектральдық құрамы тұрақты болу керек
  жарықтың   вектор
72)   Фокус   аралығы   F=5см   тең   жұқа   линзадан   10см   қашықтықта   нәрсе   орнатылады.   Аталған
линзаның оптикалық күшін анықтаңыз.
a) 5дпр
b) 10дпр
d) 15дпр
c) 25дпр
e) 20дпр
73) Дисперсия қалыпсыз (аномаль)  деп аталады егер ...
a) жарық жолындағы бөгет өлшемі толқын ұзындығына тең болса
b) толқын ұзындығы кемігенде сыну көрсеткіші  кемісе
c) толқын ұзындығы кемігенде сыну көрсеткіші  артса d) толқын ұзындығы өзгергенде ортаның сыну көрсеткіші  өзгермесе
e) қысым мен температура тұақты болса
74)   Жарықтың   қосарланып   сынғанда   пайда   болатын   кәдімгі   (1)   және   өзгеше   (2)   сәулелердің
интенсивтігі бірбіріне тең, өзара перпендикуляр бағытта сызықты поляризацияланған және ...
a) 1 кәдімгі сыну заңына бағынады  2 өзгеше бағынбайды
b) 1 орындалмайды 2 сыну заңы орындалады
c) 1 және 2 қалыпты сыну заңына бағынады
d) 1 және 2 сыну заңы орындалмайды
e) 1 кәдімгі сыну заңына  бағынбайды 2 өзгеше  бағынады
75) Жарықталынуды анықтайтын формуланы табыңдар
a)
b)
c)
d)
e)
76) Шағылған жарықта Ньютон сақиналарының ортасында не байқалады?
a) Жасыл дақ
c) Күлгін дақ
d) Қара дақ
b) Ақ дақ
e) Қызыл дақ
77) Фокустық арақашықтығы 20см ге тең шашыратқыш линзаның оптикалық күшін табыңыз.
a) 0,02 дптр b) 0,2 дптр
d) 0,05 дптр e) 5 дптр
c) 10 дптр
78) Адам 2м/с жылдамдықпен жазық айнаға жақындаса, өзінің айна тудыратын бейнесінен қандай
жылдамдықпен жақындайды
a) 16м/с
b) 1м/с
d) 2м/с
c) 0
e) 4м/с
79) Жұқа линза мен оның фокусының арасында орнатылған дененің кескіні қандай болады?
a) Нәрсеге тең ,  кері
c) Кері, үлкейген, жорымал
e) Тура, үлкейген, жорымал
b) Тура, кішірейген, жорымал
d) Шын, үлкейген, тура (нәрсеге тең)
80) Жазық айна беретін кескін қандай болады?
a) Тура, жорымал, дененің өлшеміне тең
c) Кері, жорымал, дененің өлшеміне тең
e) Тура, шын, кішірейген
b) Тура, жорымал, кішірейген
d) Кері, жорымал, үлкейген
81) Р нүктенің кескіні шын деп есептеледі, егер...
a) егер Р нүктесінің бейнесі линзаның екінші жағында пайда болса
b) егер нүктенің бейнесі линзадан нүктенің өзі орнатылған жағында пайда болса
c) егер Р нүктесінде жарықтың сәулелер шын түйіссе
d) егер нүктенің бейнесінен линзадан  ара қашықтығы нүктенің өзінің линзаның ара қашықтығына
тең болса
e) егер Р нүктесінде жарықтың сәулелер тура түйіссе
82)  ... дифракция деп аталады.
a) сыну көрсеткішінің  толқын ұзындығына тәуелділігі
b) жарық векторының тербелісінің реттелуі
c) жарықтың түзу сызықты жолдан бұрылуы және оның бөгеттерді айналып өтуі
d) жарық сәулесінің ортамен әсерлесу салдарынан интенсивтігінің кемуі
e) когерентті тербелістер қосылып кеңістіктегі энергияны күшейтуі немесе әлсіретуі
83) Берілген ортада электромагниттік өріс электромагниттік толқын ретінде таралатын жылдамдық
қандай? d)
e)
c)
b)
a)
84) Затты оптикалық активті деп атауға болады, егер ...
a) табиғи жарықты спектрлерге жіктейді
b) қосарланып сыну салдарынан пайда болатын екі сәуленің біреуін жұтса
c) сыртқы әсерсіз үйектелу (поляризация) жазығын айналдырса
d) табиғи жарық заттан өткенде сызықты үйектелсе (поляризацияланса)
e) магнит өрісі көмегімен заттың үйектелу (поляризация) жазығын бұруға (айналдыруға)
мүмкін болса
85) Егер линзаның қалыңдығы линзаны шектеуші беттрдің қисықтық радиустарынан және денеге
дейін ара қашықтығынан әлдеқайда кем болса, ондай линзалар:
a) оң b) шашыратқыш
e) жинағыш
d) қалың
c) жұқа
86) Рентген сәуленің кристалдағы дифракция максимумын өрнектейтін ВульфаБрэг формуласын
табыңдар?
a)
d)
c)
b)
e)
87) Оптикалық қондырғыда поляризатор неменеге қолданылады?
a) Табиғи жарықты спектрге жіктейді
b) Сәуледе жарықтық вектордың тербеліс жазығын өзгертуге
c) Поляризацияланған сәуленің интенсивтігін анықтауға
d) Жарық сәулесінің поляризация түрін, дәрежесін анықтауға
e) Табиғи жарықтан жазық үйектелген (поляризацияланған) жарық алуға
88)   Екі   когерентті   амплитудалары   тең   толқындардың   түйсуі   салдарынан   пайда   болатын
интерференциялық минимумына сәйкес нүктесіндегі қортынды тербелістің энергиясы неге тең?
a) нөльге
c) бір құраушы тербелістің энергиясына тең
e) құраушы тербелістердің энергия қосындысының жартысына тең
b) екіге көбейтілген құраушы тербелістердің энергия қосындысына тең
d) құраушы тербелістің энергия қосындысына тең
89) Дисперсия дегеніміз не?
a) жарықтың түзу сызықты жолдан бұрылуы және оның бөгеттерді айналып өтуі
b) жарық векторының тербелісінің реттелуі
c) жарық сәулесінің ортамен әсерлесу салдарынан интенсивтігінің кемуі
d) сыну көрсеткішінің  толқын ұзындығына тәуелділігі
e) когерентті тербелістер қосылып кеңістіктегі энергияны күшейтуі немесе әлсіретуі
100) Жарық сәулесі бірінші ортадан екінші ортаға түсу бұрышы 60 градус, ал сыну бұрышы 30
градусқа тең болса, онда екінші ортаның бірінші ортамен салыстырғанда абсолют сыну көрсеткіші
неге тең?
a)
b)
c)
d)
e)
«Оптика» пәні бойынша курстық жұмыс тақырыптары 1. Электрондық және лазерлік микроскоп.
2. Лазерлік жұтылуды алудың физикалық негізі.
3. Голографияның ғылым мен техникада қолданылуы.
4. Поляризацияланған жарықтың қасиеттері мен табиғаты.
5. Ультрадыбыстық толқындағы жарықтың дифракциясы.
6. Оптикалық голография.
7. Оптикалық байланыстың талшықтық жарық өткізгіштігі.
8. Лазердің технологиялық қолданылуы.
9. Геометриялық оптиканың негізгі теңдеуі. (Эйконал теңдеуі)
10.  Люменисценцияланған заттардың табиғаты.
11.  Оптикалық резонаторлар.
12.  Жарықтың электромагниттік теориясы.
13.  Жарықтың даму тарихы.
14.  Вакуумдағы жарықтың кванттық теориясы.
15.  Интерференцияны ғылым мен техникада қолданылуы.
16.  Жарықтың лай ортада таралуы.
17.  Атмосферадағы оптикалық құбылыс.
18.  Сызықтық емес оптика.
19.  Қозғалатын денелердің оптикасы.
20. Оптикалық микроскоп.
21.  Лазерлердің ғылым мен техникада қолданылуы.
22. Интерференцияның ғылымда және техникада  қолданылуы.
23. Оптикалық жүйелер.
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Негізгі:
1. Абдуллаев Ж. Жалпы физика курсы Алматы: «Ана тілі», 1991ж
2. Гершензон   Е.М.,   Малов   Н.Н.,   Мансуров   А.Н.   Оптика.   Атомная   и   ядерная   физика.   М:
Академия, 2000 г.
3. Савельев И.В. Курс физики. М: Наука, 1999 г. Т.3
4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.  М: Высшая школа, 2000 г.
5. Трофимова Т.И. Курс физики. М: Высшая школа, 2000 г.
6. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. _ М: Астрель.АСТ, 2001 г.
7. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.  М: Высшая школа, 1988 г.
Қосымша:
8. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. М: Высшая школа, 2001 г.
9. Курс физики. Под ред. Лозовского В.И. в 2х т. – СП: «Лань», 2001 г.
10. Трофимова Т.И. Сборник задач по общему курсу физики .М: Высшая школа, 2001 г.
11. Суханов А.Д. Фундаментальный курс физики т 15, «Агар», 1996 г.
12. Сивухин А.Д. Общий курс физики . М: Наука, 1986 г. т.3.
13. Белинова Б. Решение задач по физике .М: Высшая школа, 1986 г.
      Бақылау түрі: курстық жұмыс, емтихан.
     Ақпалы бақылау (50%):
дәріс конспектін жүргізу, ОСӨЖ және СӨЖ тапсырмаларын орындауы бойынша;
дәріс және практика сабақтарын босатпау;

Шекаралық бақылау (50%) дәріс, ОСӨЖ, СӨЖ материалдары бойынша ақпан, наурыз, сәуір, мамыр айларында студенттерді тестілеу.
Қорытынды бақылау – курстық жұмыс, емтихан.
Студенттердің  рейтингін қою шкаласы
Апта
№
Бақылау
түрі
1 2 3
4
5 6 7
1  Қатысуы
2  Дәріс
конспектісі
* * *
*
* * *
1ші
рейтинг
қорытын
дысы (Р
1)
7
5
Апта
8  9
10
11  12  13 14  15
*
*
*
*
*
*
*
*
3  СӨЖ
5
тапсырмалар
ын орындау
 СӨЖ
тапсырмалар
ын орындау
* *
*
* * *
30
* * * *
* * *
35
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
6  Шектік
бақылау
тапсырмалар
ын орындау
Басқа
түрлері
Барлығы
20
3
100
2ші
рейтинг
қорытынды
сы (Р2)
8
5
30
35
20
2
100
Қорытынды баға  проценттік түрде мына формуламен есептеледі:
Қ %=
Р1Р2
2
∗0,6Е∗0,4
мұндағы: Р1 – 1ші рейтинг бағасынын проценттік мазмұны, Р2 – 2ші рейтинг бағасынын
проценттік мазмұны,  Е – емтихан бағасынын проценттік мазмұны.
Студенттердің білімін бақылау критериилері: студент максималды балл алу үшін барлық
дәріс сабақтарына қатысу қажет және ОСӨЖ пен СӨЖ тапсырмаларын орындау қажет; қосымша
қосымша балл – тапсырманы орындауға шығармашылықпен қатысу үшін беріледі, айыптық балл –
аяқталмаған жазбаша жұмыстары, тапсырманы орындамаған, қатыспаған, мезгілімен орындамаған
үшін қойылады.
Қорытынды бағаны қою жүйесі Әріптік
Баллдың цифрлік
эквиваленті
Пәнді қорытудың %
тік мазмұны
Дәстүрлік жүйе бойынша баға
А
А
В+
В
В
С+
С
С
D+
D
F
4,0
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
95100
9094
8589
8084
7579
7074
6569
6064
5559
5054
049
Өте жақсы
Жақсы
Қанағат
Қанағатсыз
Академиялық тәртіп саясаты:
1. сабақты босатпау;
2. сабаққа қалмау;
3. оқу процесінде белсеңді қатысу;
4. қалмау, ұқыпты, міндетті;
5. өздік жұмысын орындау;
6. командада жұмыс істей алу;
7. шыдамды, ашық.
Дәріс курсынын мазмұны
Жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы.
Оптика   —   физика   ғылымының   дербес   салаларының   бірі.   Oптикада   жарық   пен   рентген
сәулелерінің, табиғаты мен қасиеттері және олардың затқа ететін әсерлері қарастырылады.
Оптикалық   құбылыстардың   кейбіреулері   ерте   заманнан-ақ   мәлім;   мысалы,
жарықтың түзу сызықпен таралуы, оның шағылуы, сынуы ежелден белгілі.
Жарықтың біртекті ортада тузу сызық бойымен таралу заңы мен жарықтың
айнадан шағылу заңы біздің эрамыздан бұрынғы III ғасырда өткен ертедегі
грек ғалымы Евклидтің еңбектерінде кездеседі. Жарықтың мөлдір екі ортаның шекарасында сыну кұбылысы ертедегі грек ғалымы Apиcтотельге (б. э. д. 384
—322 ж.) мәлім болған. Жарықтың сыну заңын біздің эрамыздың бас кезінде
өмір сүрген — Александриялык астроном K. Птолемей (70-147ж.) дәлелдемек
болып талаптанған, бірақ оны XVII ғасырдың басында Голландия физигі B.
Снелиус тағайындады. Оптиканың негізгі заңдарын (жарықтын түзу сызықпен
таралу   заңын,   оның   шағылу   және   сыну   заңдарын   т.т.)   ұғыну   үшін   және
оптикалык кұбылыстарды түсіну үшін жарықтың табиғаты туралы белгілі пікір
болуы тиіс. Ондай пікірлерді кезінде ерте заман ғалымдары да ұсынды, бірақ
ғылымның дамуымен қабат жарықтың табиғаты жайындағы ой-пікір өзгеріп
дамып   отырды.   Біз   ондай   пікірлердің   тым   көнелеріне   тоқталмай,   тек
ғылымның дамуына себепші болған беріректе шыққан жарық теорияларын
ғана шолып өтеміз.
XVII   ғасырдың   аяқ   кезінде   жарықтың   табиғаты   жайында   екі   түрлі
ғылыми түсінік болды. Олардың біреуі - жарықтың корпускулалық теориясы,
екіншісі — жарықтың толқындық теориясы.
Жарықтың   корпускулалық   теориясын   тұжырымды   етіп   баяндаған   —
ағылшынның атақты ғалымы И. Ньютон (1672 ж.) Бұл теория бойынша, жарық
дегеніміз   —   жарқырауық   денелерден   ұшып   шыққан   жарық   бөлшектерінің
(корпускулалардың)   ағыны.   Ньютонша,   жарық   белшектері   инерция   заңына
лайык,   түзу   сызық   бойымен   қозғалады,   сондықтан   жарық   біртекті   ортада
түзудің   бойымен   таралады;   айнаға   түскен   жарық   белшектерінің   шағылуы
серпімді қабырғаға соғылған кәдімгі серпімді шардың шағылуына ұқсас, яғни
шағылу   бұрышы   түсу   бұрышына   тең;   екі   мөлдір   ортаның   шекарасында
жарықтың сыну себебі жарық белшектері сындырушы ортаның бөлшектеріне
тартылады, coның салдарынан бірінші ортадан екінші ортага өткенде жарық
бөлшектерінің жылдамдығы өзгереді, сонда бірінші ортадан гөрі екінші орта
тығыздау болса, жарық бөлшектерінің жылдамдығы артады. Демек, бірінші
ортадағы жарық жылдамдығы ( 1v ) екінші ортадағы жарық жылдамдығынан (
2v -ден)   кем   болады.   Корпускулалық   теория   бойынша   жарықтың   сыну
көрсеткіші ( n ) жарықтың екінші ортадағы жылдамдығының бірінші ортадағы
жылдамдығының   қатынасына   тең,   яғии
n  ,     мұндағы   1v < 2v .   Бірақ
Ньютонның   тұсында   бұл   қорытынды   тәжірибе   жүзінде   тексерілген   емес;
өйткені ол кезде жарықтың тек планеталар apaлығында таралу жылдамдығы
шамамен 300000 км/с екендігі ғана мәлім болатын (O. P ё м е р, 1676 ж.).
Жарықтың   суда   таралу   жылдамдығы   шамамен   225000   км/с   екендігі   1850
жылы табылды (Л. Ф у ко). Демек жарықтың судағы жылдамдығы ayaдағы
жылдамдығынан кем. Жарық ауадан суға өткендегі сыну көрсеткіші 1,33-ке
тең, яғни 1-ден артық екендігі тәжірибеден мәлім. Демек Ньютонның жарық
сыну көрсеткіші жайындағы қорытындысы дұрыс емес. Бұл теорияның бұдан
да басқа кемшіліктері бар. Сондықтан бұл теория кезінде жарықтың бірден-
бір теориясы бола алмады. Сол кездің өзінде-ақ Голландия ғалымы X. Гюйгенс
(1678 ж.) бірқатар дыбыс кұбылыстары мен жарық құбылыстарын салыстыра
отырып,   жарықтың   толқындық   теориясын   ұсынды.   Бұл   теория   бойынша
жарық   дегеніміз   ерекше   серпімді   ортада   (эфирде)   таралатын   толқындық
процесс.   Гюйгенстің   пікірінше   жарық   та,   дыбысқа   ұқсас   сфералық   беттер
жоне   толқындар   түрінде   таралады.   Сонда   жарық   толқындары   эфирде
таралатын механикалық серпімді тербелістер болып табылады.
Толқындық бет жеткен әрбір нүкте элементар толқындардың дербес көзі
болады;   сол   элементар   толқындарды   ораушы   бет   жаңа   толқындық   беттің
орнын   көрсетеді   (Гюйгенс прииципi).   Толқындық   беттерге   тік   жүргізілген
түзулер жарық таралатын бағытты керсетеді.
Жарықтың табиғаты жайындағы осы пікірді орыстың атақты ғалымы  M.
v
2
v
1 v
1
v
B. Ломоносов та жақтады. Гюйгенс осы принципке сүйеніп жарықтың шағылу
және   сыну   зандарын,   сондай-ақ   жарықтың   қосарланып   сынуын   да   дұрыс
түсіндірді.   Толқындық   теория   бойынша   жарықтың   сыну   себебі   жарық   бір
ортадан екінші ортаға өткенде оның жылдамдығы өзгереді. Мысалы тығыз
емес ортадан (ауадан) тығыздау ортаға (суға) өткенде жарық жылдамдығы
кемиді, сонда тығыздау ортаның жарық сыну көрсеткіші (n) жарықтың тығыз
емес   ортадағы   1v   жылдамдығының   тығыздау   ортадағы   жылдамдығына
қатынасына тең, яғни
n  , мұндағы   1v > 2v . Сыну керсеткіші жайындағы
бұл   қорытындының   дұрыс   екендігі   кейін   тәжірибе   жасалып   дәлелденді.
Coнымен жарық сындыру көрсеткішінің мазмұнын толқындық теория дұрыс
баяндайды.   Бірақ   бүл   теория   осы   күйінде   жарықтын   түзу   сызық   бойымен
таралу заңын түсіндіре алмады. Сонымен қабат «жарық таралатын серпімді
орта—эфир бар», деп болжау көңілге қонбады. Өйткені Гюйгенстің пікірінше
барлық   материялық   денелер   мен   олардың   аралырындағы   кеңістік   эфирге
толы, эфирдің қасиеттері қатты денелердің кейбір қасиеттеріне ұқсас болса,
неге   қозғалған   денелердің   әлемдік   эфирге   үйкелісі   білінбейді,   деушілер
болды. Сөйтіп XVIII ғасыр бойы жарықтың корпускулалық және толқындық
теорияларының арасындағы тартыс тоқталмады. XIX ғасырдың бас кезінен
бастап қана толқындық теория үстем бола бастады. Бұл жөнінде T. Юнгтың
және O.Френельдің зерттеулері маңызды роль атқарды. Ағылшын физигі T.
Юнг   (1801   ж.)   жарықтың   интерференция   құбылысы   туралы   жаңа   идеялар
айтты.
  Ол   бұл   құбылысты   жарықтық   толқындарының   бір-бірімен
қосылысуының   нәтижесі   деп   ұғынды,   ол   жұқа   пластинкалардың   бетінде
байқалатын әр түсті дөңгелекшелердің, яғни Ньютон сақиналарының пайда
болуын осы тұрғыдан қарастырып түсіндірді. Ол бірінші рет интерференция
әдісін   қолданып,   көрінетін   жарық   сәулелері   толқындарының   ұзындығын
өлшеді. Белгілі француз физигі O.Френель (1815 ж.) Гюйгенстің принципіне
элементар   толқындардың   интерференциялану   принципін   қосты.   Сөйтіп,
Гюйгенс-Френель принципі шықты. Френель осы принципке сүйеніп жарықтың
түзу   сызық   бойымен   таралуын   қанағаттанарлық   дәрежеде   түсіндірді.
Сонымен   қабат   ол   осы   Гюйгенс-Френель   принципі   негізінде   жарыктың
дифракция құбылысын да (жарықтың кішкене бөгетті орап өтуін де) дұрыс
түсіндірді.   Француз   физигі   Э.Малюс   (1809   ж.)   байқаған   жарықтың
поляризация   құбылысын   Юнг   (1817   ж.)   жарық   толқынының   тербелістері
көлденең тербелістер деген ұғымға сүйене отырып түсіндірді. Сонымен XIX
ғасырдың   басында   Юнг   пен   Френельдік   зерттеулерінің   нәтижесінде
жарықтың толқындық теориясы жарыктың корпускулалық теориясын біржола
жеңді.   Көпшілік   толқындық   теория   жағына   шықты.   Сөйтіп   жарық   ерекше
серпімді   ортада-эфирде-көлденең   тербелістер   түрінде   таралады   деген
тұжырым   жасалды.   Жарықтың   толқындық   теориясы   кезінде   көптеген
оптикалык   құбылыстарды   түсіндіре   алғанмен,   жарықтың   бұл   теориясы   да
елеулі   қиыншылықтарға   кездесті.   Мәселенің   ең   қиыны   жарық   таралатын
cepпімді ерекше орта — эфирде болды. Әйткені тәжірибеге қарағанда жарық
толқындары   көлденең   толқындар   болуға   тиіс.   Көлденең   тербелістер   тек
қатты денелерде ғана тарала алады. Сондықтан эфирдің қасиеттері қатты
дененің   қасиеттеріндей   деп   ұйғаруғa   тура   келді.   Ал   көлденең   серпімді
толкындардың   қатты   денеде   таралу   жылдамдығы   (v)   сол   дененің   ығысу
модулінің (N) оның тығыздығына ( ) қатынасының квадрат түбіріне тең, яғни
, сонда бұл жылдамдық жарық жылдамдығындай (c=                  300 000
v 
км/c) өте үлкен шама болуы үшін     өте-мөте аз,   N тым үлкен болуға тиіс,
демек эфир тығыздығы өте аз, ығысу модулі өте үлкен серпімді тұтас орта
2
N
 10103 
болуы   керек,   осындай   тұтас   ортаның   болуы   мүмкін   емес,   өйткені   бұл
қасиеттер   біріне-бірі   қайшы.   Сондықтан   кезінде   жарықтың   серпімді
тoлқындық   теориясына   қарсы   пікірлер   де   болды.   Екінші   жағынан,   бұл
теорияның көлемінде жарық құбылыстары басқа физикалық құбылыстармен
байланыссыз   жеке   қарастырылды.   Дұрысында,   табиғат   құбылыстары   бір-
біріне тығыз байланысты. Сөйтіп, серпімді толқындық теория да бірден-бір
жарық теориясы бола алмады.
XIX ғасырдың алпысыншы жылдарында ағылшынның атақты физигі Дж.
Mакcвелл   электромагниттік   құбылыстардын   теориясын   дамыта   келіп,
айнымалы электромагниттік өріс кеңістікте бір орында тұрмай, барлық жаққа
таралатындығын,
  оның   вакуумда   таралу   жылдамдығы   токтың
электромагниттік   өлшеу   бірлігінің   электростатикалық   бірлігіне   қатынасына
тең екендігін дәлелдеді; ал бұл қатынастың шамасы жарықтын вакуумдағы
жылдамдығына (
 см/с-ке) тең екендігі бұрыннан мәлім болатын (Вебер
мен Кольрауш, 1856 ж.). Сөйтіп, электромагниттік өрістің таралу жылдамдығы
жарыктың таралу жылдамдығына тең болып шықты. Максвелл бұдан 1865 ж.)
электромагннттік толқын мен жарықтың табиғаты бір, яғни жарык, дегеніміз
электромагниттік толқындардың дербес түрі деген корытынды жасады. Көп
ұзамай-ақ   неміс   физигі   Г.Герц   (1888ж.)   тәжірибе   жасап   электромагниттік
толқындар   мен   жарықтың   негізгі   қасиеттерінің   ұқсас   екендігін   дәлелдеді.
Жарықтың электромагниттік теориясы заттың оптикалық, электрлік магниттік
тұрақтыларының арасындағы байланыс бар екендігін тағайындады. Бірақ бұл
теория жарықтың затта таралу ерекшеліктерін, атап айтқанда, заттың жарық
сыну   кәрсеткішінің   жарық   толқынының   ұзындығына   тәуелділігін   (жарық
дисперсиясын)   түсіндіре   алмады.   Бұл   мәселелерді   электрондық   теорияға
сүйене отырып дұрыс түсіндіруге болады (Г.Л.оренц, 1896ж.).
Жарықтың   электромагниттік   толқын   екендігі   тағайындалумен   қабат
«серпімді   эфир»   гипотезасы   кәдеге   аспай   қалып,   оның   орнына   жарық
таралатын,   «электромагниттік   эфир»   болуға   тиіс   дейтін   гипотеза   шықты.
Бірақ   салыстырмалылық   теориясы   шыққаннан   соң   (A.   Эйнштейн,   1905   ж.)
жарық таралатын эфир бар деуде ешбір мағына жоқ екендігі айқын болды.
Жарықтың   электромагниттік   теориясы   XIX   ғасырдың   аяғы   мен   XX
ғасырдың бас кезінде оптиканың көптеген мәселелерін дұрыс түсіндіргенмен,
бірқатар   құбылыстарды,   мысалы,   жарық   шығару   және   жарық   жұту
құбылыстарын, фотоэлектрлік құбылысты т.т. толық түсіндіре алмады.
Неміс физигі M.Планк 1900 жылы абсолют қара дененің сәуле шығару
заңын қорытып шығарды, сонда ол жарық шығаратын осцилляторлар (атом
құрамындағы электрондар) тербелгенде сәулелік энергия белгілі мөлшерде
үздік-үздік, порция-порция болып шығуға тиіс деп ұйғарды. Ол энергияның
осындай порциясын (бір шөкім мөлшерін) квант деп атады. Планкше энергия
кванты   ()   жарықтың   тербеліс   жиілігіне   (-гe)   пропорционал:
h  ,
мұндағы
  бұл   шама   Планк   тұрақтысы
деп аталады. Энергия кванттары жайындағы   идея физикаға үлкен өзгеріс
енгізді,   кванттық   теорияға   негізделіп   бұрын   түсініксіз   құбылыстар
түсіндірілді.   Мысалы,   1905   жылы   атақты   физик.   А.   Эйнштейн   жарық   дара
энергия   кванттары   түрінде   жұтылуға   тиіс   деп   болжап,   фотоэлектрлік
кұбылыстың   негізгі   заңдарын   түсіндірді.   Эйнштейн   кейін   жарык   дегеніміз
квантттар   ағыны,   әрбір   жарық   квантының   энергиясы
h    деп   жорыды.
Жарық   кванттары   қазір   фотондар   деп   аталады   да,   жарықты   кванттар   —
фотондар ағыны деп ұғынатын теория жарықтың фотондық теориясы деп
аталады. Совет физиктері A.Ф.Иоффе мен H.И.Добронравов (1924 ж.) тәжірибе
жасап peнтген сәулелерінің кванттарының бар екендігін тікелей дәлелдеді.
Белгілі совет физигі C.И.Bавилов 1930 жылдары әлсіз жарық ағындарының
флуктациясын   (толықсуын)   тәжірибе   жасап   бақылап,   жарықтың   кванттық

сДж
27 эрг
.
62.6

10

h
,

с

62.6

10

34 табиғатын қуаттады.
Сөйтіп, XX ғасырдың басында жарықтың электромагниттік теориясына
жарықтық фотондык теориясы қосылды. Сонымен, жарықтың әрі толқындық,
әрі корпускулалық касиеттері бар; жарықтың табиғаты екі жақтылы. Осындай
екі   жақтылы   қасиеттер   кәдімгі   заттық   элементар   бөлшектеріне   де   тән.
Осындай көз-карасты белгілі француз физигі Л. де-Бройль (1924 ж.) ұсынды.
Бұл пікір кейін (1928—30 ж.) тәжірибе жасалып дәлелденді. Үстірт қарағанда
жарықтың   фотондық   теориясы   бұрынғы   Ньютон   өрбіткен   корпускулалық
теорияға ұқсас сияқты. Бірақ ол тұрпайы ұқсастық, өйткені caпa жағынан
алғанда   фотон   заттың   кәдімгі   бөлшектерінен   езгеше,   ерекше   «бөлшек»;
салыстырмалылық теориясы бойынша, фотонның белгілі массасы болғанмен,
оның   «тыныштықтағы   массасы»   нольге   тең,   барлық   фотондардың
жылдамдығы бірдей (с=
см/с). Атомдар ядролары өрісінде болған кейбір
процестер  нәтижесінде   жapық   кванты   (фотон)   жойылып,  оның   орнына   екі
элементар бөлшек — электpон және позитрон (оң зараядты бөлшек, массасы
мен зарядының мөлшері электрондікіндей) пайда болады. Бұған кері процесс
те   мәлім:   электрон   мен   позитрон   бірігіп   жойылып   кетіп,   оның   есесіне   екі
фотон пайда болады. Сөйтіп фотонның, заттың кәдімгі бөлшектері сияқты,
массасы, импульсі, энергиясы бар; фотон элоктрон мен позитронға айнала
алады,   фотон   электрон   мен   позитроннан   түзіле   алады.   Демек   жарық—
материяның бір формасы, онда материяның барлық негізгі қасиеттері бар.
Бірақ   жарық   материя   болғанда   оның   материяның   басқа   формаларынан
(электрондардан,   позитрондардан,   атомдардан   т.т.)   ерекшелігі   сол   —
жарықтың тыныштықтағы массасы жоқ.
10103 
Жарықтын электромагниттік теориясы.
  барлық   жаққа   таралады.
Максвелл   теориясы   бойынша   кеңістіктің   бір   нүктесінде   магнит   өрісінің   кернеулігі   (H)
өзгерсе, сол нүктені қоршаған кеңістікте айнымалы электр өрісі (E) қозады. Сондайақ кеңістіктің
бір нүктесінде электр өрісінің кернеулігі өзгерсе, ол нүктені қоршаған кеңістікте айнымалы магнит
өрісі пайда болады. Сөйтіп электр және магнит өрістері өзара іліктес, олардың бірі өзгерсе, екіншісі
де өзгереді. Кернеуліктері периодты түрде өзгеріп отыратын электр және магнит өрістерінің жиыны
әдетте электромагниттік өріс деп аталады. Айнымалы электромагниттік өріс кеңістікте бір орында
айнымалы
тұрмайды,
электромагниттік өріс электромагниттік толқын түзеді. Максвеллдің теориясы
бойынша   электр   өрісі   кернеулік   векторы   мен   магнит   өpicі   кернеулік
векторының   бағыттары   бір-біріне   перпендикуляр,   сонымен   қабат   олар
электромагниттік толқындардың таралу бағытына да перпендикуляр болады.
Максвелл айнымалы электр өрісі және магнит өрісі кернеуліктері арасындағы
байланысты дифференциалдық тендеулер түрінде өрнектеді. Егерде біртекті
диэлектрик opтадағы, электромагниттік өрістін E және H векторлары тек бір
координатаға   (мысалы   х-ке)   және   уақытқа   ғана   тәуелді   болса,   онда
Максвеллдің теңдеулерін СИ — системасында мына түрде жазуға болады:
  Осылай   кеңістікте   таралған
y

E

t

H

t
z
;

H

x

E
y

x

;
z

E

t

H

t

y

y

H

x

E
z

x

0



0

0
z


;
0
мұндағы  мен  — ортаның электрлік және магниттік өтімділіктері,
0  мен
0   — вакуумның электрлік және магниттік тұрақтылары. Осы теңдеулердің
бірінші тобына қарағанда электр өрісі кернеулігінің
yE   құраушысы уақытқа
байланысты   өзгергенде   магнит   өрісі   кернеулігінің   тек   Z   осі   бойынша
бағытталған
zH   құраушысы   пайда   болады,   сондай-ақ   магнит   өрісі
zH   кұраушысы   уақытқа   байланысты   өзгергенде   тек   у   осі
кернеулігінің бойымен бағытталған электр өрісі кернеулігінің
yE  құраушысы пайда болады.
Демек   электр   өрісі   у   осіне,   магнит   өрісі   Z   осіне   параллель.   Сөйтіп
электромагниттік өрістің электр өрісі мен магнит өрісі кернеуліктері бір-біріне
перпендикуляр.   Максвслл   теңдеулерінің   екінші   тобынан   да   дәл   осындай
қорытынды   жасауға   болады.   Жалпы   электр   өрісі   бір   осьтің   бойымен
бағытталган   болса,   магнит   өрісі   оған   перпендикуляр   ось   бойынша
бағытталады.   Осы   айтылғанға   сүйеніп
yH =0  деп
санасақ, Максвеллдің теңдеулері мына түрде жазылады:
zH = H ,
yE = E ,
яE =0,


0

E

t


H

t


E

x
                                (1)
.
;


H

0

x

Енді E мен H шамаларының әрқайсысы үшін дифференциалдық теңдеу
0 -
жазуға болады. Ол үшін, (1) тендеулердің біріншісінің екі жақ бөлігін де
ге көбейтіп, одан соң оны  t  бойынша дифференциалдаймыз, сонда:

H

tx
Екінші теңдеуді  x  бойынша дифференциалдаймыз:

0


t

0

E
2
0
2
2
.
2

E

2
x


0
2

H

tx
.
Бұл екі теңдеудің оң жақтағы бөліктері бірдей, олай болса сол жақ бөліктері
де тең болмақ, демек:

                                          (2)
Дәл осылайша магнит өрісі кернеулігі үшін де осындай теңдеу жазуға

E

2
x

0


t
E
2

1
.
2
0
2
болады:

2

H

2
t

1

0
0
2

H

2
x
                                       (2а)
.
Бұл   теңдеулер   электромагниттік   өрістің   толқындық   қозғалысын
көрсететін дифференциалдық теңдеулер. Бұған көз жеткізу қиын емес. Егер
;SE 
  деп белгілесек, онда (2) теңдеу былай жазылады:
 
1
2

0
0

S
2
2


t

1

2
2


x
S
2
.
                                             (3)
толқынның   дифференциалдық   теңдеуі   болады.   Өйткені   аргументі
Осы (3) теңдеу — х осінің бойымен  жылдамдықпен таралатын жазық

x



  болып келген кез келген f функция (3) теңдеудің шешуі бола
 

t

 

t

немесе
алатыны мәлім:
x




S

f
 

t

x




сонда (2) теқдеудің шешуі

бола алады.   Сөйтіп электр   өрісі   E, сондай-ақ   магнит өрісі  H  де х осінің
бойымен
                                                (4)
 жылдамдықпен таралады.
 c
 

t

x





E
f
Сонымен, электромагниттік толқынның     диэлектрик     ортада таралу
0
0 жылдамдығы мынаған тең:



1


1

0
0
с

                                  (5)
1
0
0
,

с
  вакуумның
мұндағы
с-электромагниттік толкынның вакуумдағы жылдамдығы болады.
Халықаралық система (СИ) бойынша:
/
  олай   болса
 
10
 
мГн
.
,1 
,
мФ

,1
4

/
7

0
0
1

109
9

4
;с
  сөйтіп
Сонда
с


103
8
.
см
/
1

0
0
Сөйтіп,   электромагниттік   толқынның   вакуумда   таралу   жылдамдығы
жарықтың   жылдамдығына   тең.   Демек,   жарық   пен   электромагниттік
толқынның   табиғаты   бір.   Кейін   бұдан   басқа   деректер   де   жарықтың
электромагниттік   табиғатын   растады.   1947   жылы   электрондар   бетатрон
ішінде   өте   зор   жылдамдықпен   үдей   қозғалғанда   көрінетін   жарық
шығатындығы тағайындалды (совет физиктері Д.Д.Иваненко, И.Я.Померaнчук,
американ   физиктері   Блюит,   Поллок   т.б.).   Осылай   бетатрон   ішінде   үдей
қозғалған   шапшаң   электрондардың   жарық   шығаруы   жарықтың   ақиқат
электромагниттік толқын екендігін көрсетті.
Жарықтың электромагниттік теориясы заттың электрлік, магниттік және
оптикалық   қасиеттерінің   бір-бірімен   байланысты   екендігін   тағайындады.
Расында (5) теңдеу бойынша ортаның абсолют жарық сындыру көрсеткіші (n)
мынаған тең:

                                            (6)
Бұл  теңдіктен  ортаның оптикалық,  электрлік  және   магниттік  тұрақтылары
өзара байланысты екендігі көрініп тұр. Сутегі, азот сияқты газдар, бензол,
толуол   сияқты   сұйықтардың   ғана   осы   (6)   формула   бойынша   есептеліп
шығарылған сыну көрсеткіштері олардың тікелей тәжірибе жасап табылған
сыну көрсеткіші мәніне дәл келеді. Өзге заттардікі дәл келмейді.
Электр өрісі кернеулігі мен магнит өрісі кернеулігі өзара байланысты,
олардың   шамаларының   арасында   байланысты   Максвеллдің   теңдеулерінің
көмегімен  табуға  болады. Біз  оның дәлелдеуіне  тоқталмай, тек  нәтижесін
келтіреміз:
 c

.
n

 
Е
0

0
Н
                                             (7)
Бұл   теңдікке   қарағанда   E   мен   H   бір-біріне   пропорционал,   бұлар   берілген
нүктеде өздерінің максимум мәндеріне бір мезгілде жетеді және бір мезгілде
нольге   айналады.   Толқынның   электр   және   магнит   өрістерінің   тербелу
фазалары бір.  Е  мен  H  векторларының бағыттары бір-біріне перпендикуляр
және олар толқын жылдамдығы (x) бағытына да перпендикуляр.
Электромагниттік толкынның кернеулігі уақытқа байланысты периодты
түрде   өзгеретін   болып,   мысалы   толқын   х   осінің   бойымен   таралсын   да   (7)
тендеудің   шешуі   болатын   f   функция   синусоидалық   (не   косинусоидалық)
функция болсын.  Сонда толқынның электр өрісі кернеулігін (4)  формулаға
сәйкес былай өрнектеуге болады:
x

                                   (8)

EE
 


t




 

t


2
T
x

2sin
sin




E
,
0
0
мұндағы
0E -   өріс   кернеулігі   амплитудасы,   T   мен  -   өріс   кернеулігінің x







2
Т
 

t


 Т
                                                  (9)
тербеліс периоды мен тербеліс жиілігі. (8) өрнек (2) теңдеудің дербес шешуі,
х   осі   бойымен    жылдамдықпен   таралған   жазық   толқынның   теңдеуі
болады.   Осы   өрнектегі   синустың   аргументі
-   тербеліс   фазасы
делінеді. Егер екі нүктеде болған тербеліс фазаларының айырмасы  2 -ға тең
болса, ондай екі нүктенің арақашықтығы электромагниттік толқын ұзындығы
   делінеді.   Толқын   ұзындығы   тербелістің   бір   периоды   ішінде   толқын

таралатын қашықтыққа тең:

мұндағы  -   толқын   жылдамдығы.   Сонда   (3.8)   теңдеуді   былай   жазуға   да
болады:

Осы  (8) немесе (10) өрнектермен кескінделген толқынның тербеліс периоды
мен   тербеліс   жиілігі   уақытқа   байланысты   өзгермейді,   сондықтан   осындай
толқындар  монохромат толқындар  деп   аталады.   Дәлірек   айтқанда
монохромат   толқынның   тек   периоды   ғана   емес,   оның   амплитудасы   және
бастапқы фазасы да уақытқа байланысы жоқ тұрақты шамалар болулары тиіс.
Электромагниттік толқын өрісінің энергиясы болады. Электромагниттік
толқын   таралғанда   оған   қосыла   энергия   таралады.   Сонда   толқын
жылдамдығына   перпендикуляр
1 м   беттен   1   секундта   электромагниттік
толқын   алып   өтетін   энергия   мөлшері,   яғни   Умов-Пойнтинг   векторымен
кескінделеді,  оның  сан  мәні   
u   мен
толқынның таралу жылдамдығы  

тығыздығы:
Мұндағы   электромагниттік   толқын   өрісі   энергиясының   көлемдік
S   энергияның  көлемдік  тығыздығы   
                                                (11)
  көбейтіндісіне тең, яғни
                         (10)

x




x

.


u
ЕЕ






t
2sin
t
T
E
0
2sin




S

2
0


0
2
E


0
H
2
.
1

2
Егер (7) теңдікті еске алсак, онда


u
2

.
EH
Ал электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы

0

0

0

H
E
u
0
2
 
1

0
0
.
Егер   u   мен    мәндерін (11) формуладағы орындарына қойсақ Умов-
Пойнтинг векторының шамасы мынаған тең болады:
                                                            S=EH.
                                          (12)
Умов-Пойнтинг   векторының   бағыты   E   мен   Н   векторларына
перпендикуляр, сондықтан (12) өрнекті векторлық формада жазуға болады:
                                                           S=EH.
                                         ( 13)
Умов-Пойнтинг   векторының   бағыты   электромагниттік   толқын
жылдамдығы    бағытына   дәл   келеді   де,   энергия   таралатын   бағытты
көрсетеді.   Жарық   электромагниттік   толкындардың   бір   түрі   болғандықтан
жарық толқыны тасымалдайтын энергия ағыны Умов-Пойнтинг векторымен
өрнектеледі.
Умов-Пойнтинг   векторының   орташа   мәні   (s)   электромагниттік   толқын
интенсивтігі деп аталады. Егер жазық монохромат толқын өрісінің кернеулігі
(8) формула арқылы өрнектелсе, (7) өрнекті еске ала отырып (12) формула
бойынша мәнін табуға болады, сонда 
S

0 E

0
                                              (14)
2
0
0Е —   электр   өрісі
  Сөйтіп,
мұндағы
  кернеулігінің
электромагниттік   толқын   интенсивтігі
амплитудасының   квадратына   тура   пропорционал   болады.   Бұл   анықтама
жарық толқыны интенсивтігіне де қолданылады.
  кернеулігінің   амплитудасы.
  электр   өрісі
Когерент толқындар туралы.
Жарықтың,   толкындық   табиғаты   интерференция   құбылысынан   айқын
білінеді. Бұл құбылысты табиғи жағдайда да жиі байқауға болады. Мысалы,
суға тамған май мен мұнай кілегейлеріне, сабын көпіршігне және слюданың
жұка   қабыршағына   күн   сәулесі   түскенде,   олардың   беттері   қызыл-жасыл
болып кұлпырып тұрады. Мұнда жолақтардың түрлі түсті болуы көпіршік пен
сүйыққа ақ жарық түскендіктен болады. Егер сабын көпіршігіне түсетін ақ
жарықтың жолына, мысалы, жасыл шыны қойылса, онда көпіршіктің бетінде
тек аралықтары қара-қоңыр жасыл жолақтар байқалады.
Басқаша   айтқанда   жұқа   пленканың   бетіне   бір   түсті   (монохромат)   жарық
түсірілсе, сонда аралары қара-қоңыр жолақпен бөлінген бір түсті жолақтар
байқалады, бірақ олардың жарықталынуы бірдей болмайды. Осындай жарық
және   қара-қоңыр   жолақтардың   пайда   болуы   —   жұқа   пленка   беттерінен
шағылған   жарық   толқындары   бірімен-бірі   қосылысқанда   олардың   бірін-бірі
күшейту   немесе   әлсірету   себебінен   болады.   Бұл   құбылыс   жарықтың
интерференциясы   деп   аталады.   Интерференция   құбылысы   тек   жарық
толкындарына ғана тән емес, мысалы, су бетімен таралған толқындар да,
дыбыс   толқындары   да   интерференцияланады.   Осындай   механикалық
толқындардың   интерференциясы   жалпы   толқындар   теориясында
қарастырылады. Бұл жөнінде біз тек мынаны еске саламыз. Егер бір система
толқындарының   өркештері   мен   сайлары   екінші   система   толқындарының
өркештері мен сайларына дәл келсе (фазалары бірдей болca), онда толқындар
системасы   бірін-бірі   күшейтеді,   ал   керісінше,   біреулерінің   өркештері
екіншілерінің   сайларына   дәл   келсе   (фазалары   қарама-қарсы   болса),   онда
толқындар   бірін-бірі   әлсіретеді.   Осындай   интерференциялық   бейнелер
(картиналар) байқалу үшін кеңстіктің әрбір нүктесінде қосылатын толқындар
фазаларынын айырмасы бақылау кезінде өзгермеуі, яғни тұрақты болуы тиіс.
Осындай фазаларының айырмасы уакытқа байланыса өзгермейтін толқындар
когерент   толқындар   деп   аталады.   Осыған   сай   когерент   толқындар
шығаратын   толқын   көздері   когерент   көздер   делінеді.   Механикалық
толқындар таралтатын тербеліс кездерін өзара когерент етіп алуға болады.
Бірақ кәдуілгі екі жарық көзі когерент бола алмайды. Оның жайы мынадай.

Жарық   толқындарын   белгілі   бір   процесс   болғанда   заттың   атомдары
немесе молекулалары шығарады. Зерттеу нәтижелеріне қарағанда әрбір атом
(не молекула) өте аз уақыт, шамамен
  секундтай ғана, үздіксіз жарық
шығарып тұрады, одан соң оның жарық беруі тоқталады. Бірақ ондай атомдар
біраз уақыт өткен соң тағы да жарық бере бастауы мүмкін, сонда бұл жаңа
шыққан   жарық   толқындары   мен   алғашқы   жарық   толқындарының
фазаларының   ешбір   байланысы   болмайды.   Сонымен   бақылау   нүктесіне
фазалары әрқилы, тәртіпсіз өзгеретін толқындар түседі де біраз уақыт қортқы
тербеліс амплитудасы өте үлкен болып, одан соң кеми келе ақыры нольге
айналып   кетуі   мүмкін.   Осының   нәтижесінде   ол   нүктенің   жарықталынуы
өзгеріп   тұрады.
  Жарық   толқындарының   фазалары   өте   шапшаң
өзгеретіндіктен алынған нүктедегі жарықтың осылай лезде өзгеруін бақылап
болмайды, оның тек орташа мәні ғана байқалынады. Егер берілген нүктеге
жетіп қосылысқан жарық толқындарының фазаларының айырмасы бақылау
810  кезінде   өзгермей,   тұрақты   болса,   яғни   толқындар   когерент   болса,   сонда
алынған нүктедегі күрделі тербеліс амплитудасы өзгермейді, оның мәні үлкен
болса — жарықталыну зор, кіші болса — жарықталыну нашар болады, басқаша
айтқанда   тиянақты   интерференциялық   бейне   байқалады.   Сөйтіп   когерент
жарық толқындар ғана интерференциялана алады.
Сөйтіп жеке атомдардан таралатын жарық толқындарының фазалары
тәртіпсіз өзгеріп отыратыи болғандықтан, тіпті нүктедей кішкене екі жарық
көзі   де   өзара   когерент   болмайды.   Алайда   когерент   жарық   толқындары
табиғатта кездесіп  отырады, сондай когерент  толқындар бір қосақ жарық
толқынының   «екі   айрылуы»   нәтижесінде   пайда   болады.   Тәжірибе   жасап
интерференция кұбылысын бақылағанда осы жағдай пайдаланылады.
Бір   ескеретін   нәрсе:   жарықтың   интерференция   және   дифракция
кұбылыстарының  негізгі  қасиеттерін  жарықты   тек толқындық  процесс деп
қарап, оның электромагниттік тербеліс екендігін айтпай-ақ, ұғынуға болады.
1D   және
2Е   экранға түскен, одан соң осы
Юнгтың тәжірибесі. Ағылшын физигі T. Юнг бірінші рет (1802 ж.) тәжірибе
жасап   когерент   жарық   толқындарының   интерференциясын   бақылады.
Юнгтың бұл тәжірибесі 1-суретте кескінделген. Мұнда жарықтың параллель
1Е  экранға түсірілген, одан еткен бытыраңқы жарық
шоғы кішкене тесігі бар
шоғы кішкене екі тесігі бар
2D
тесіктерден өткен жарық
3E   экранға түскен, сонда бұл экранның бетінде
жарық және қара-қоңыр жолақтар, яғни интерференциялық бейне байқалған.
Бұл құбылысты былай ұғынуға болады. Гюйгенстің принципі бойынша бірінші
экранның   тесігі,   жартылай   сфералық   толқындардың   жаңа   көзі   болып
табылады. Бұдан шыққан толқындар түскен екінші экранның әрбір тесігі де
дербес жарық көздері болады. Осы
2D  тесіктеріндегі тербелістерді
оларға       түскен   бір   ғана   толқын   қоздыратын   болғандықтан,   олардың
фазалары   бірдей,   амплитудалары   тең   болады.
2D   нүктелерінен
таралған когерент  толқындар
3Е   алқабында кездесіп  қосылысады  да  бұл
алқаптың әрбір нүктесінде қосылысқан толқындар фазаларының айырмасы
сол   нүктеге дейін жүрілген жолдар айырмасына байланысты болады. Егер
жол   айырмасы   жарты   толқындардың   жұп   санына   тең   болса,   онда
тербелістердің   фазалары   бірдей   болады;   қосылысқан   жарық   толқындары
бірін-бipi күшейтеді. Егер жол айырмасы жарты толқындардың тақ санына тең
болса,   онда   тербелістер   фазалары   қарама-қарсы   болады   да,   жарық
толқындары бірін-бірі жойып жібереді (жарықты жарық сөндіреді).
1D  және
1D   және
 1-сурет. Юнг тәжірибесінің схемасы.
Осы айтылған қағидаларға көз жеткізу қиын емес. 1-суреттегі
1D  және
2D  нүктелерде тербеліс бірдей фазада чертеж жазықтығына перпендикуляр
бағытта   болатын   болсын,   интерференция   құбылысы
3Е   экранның   Р
2D  жарық көздерінен
нүктесінде бақыланылсын. Осы P нүктесінде
1D  және келген   толқындардың   тербеліс   жиіліктері   ()   бірдей   болсын.   Сонда   P
нүктесінде   бірінші   және   екінші   толқын   қоздыратын   тербелістерді   мына
теңдеуге сәйкес былай өрнектеуге болады:
ÅÅ

t
2sin
2sin

E


0




t
T

x



0




x



S
1

a
1
S
2

a
2
2sin

t
2sin

t








,

r

1



r

2
.


                                   (1)
                                    (2)
                                             (3)
2a   —тербеліс амплитудалары,   — толқынның ұзындығы;
осы   тербелістер   қосылысып   P   нүктесінде   жаңа   тербеліс
2
1
S

1a  мен
2 
r
PD
мұндағы

PDr 
;
1
пайда болады, ол қортқы тербелісті былай өрнектеуге болады:

S
оның амплитудасының квадраты:


2
a
1

2 r
мұндағы
2



2


2
 
cos
a
, олай бoлcа:


22sin

2 1
r


2

aa
21
r 
2

2


1


r
1
.


2
a
S
a
2
2


;

t
1
2
2
1
1
2
0
S


0 E

0
Жарық   толқынының   интенсивтігі   тербеліс   амплитудасы   квадратына
пропорционал
.   Ендеше   (2)   және   (3)   формулаға   қарағанда   P
нүктесіндегі жарық интенсивтігі  2r  мен  1r  айырмасына байланысты. Жарық

2

интенсивтігі   максимал   болу   үшін
  болуы
r
1

шарт, немесе жолдар айырмасы    мынаған тең болуы тиіс:

мұндағы
  Сөйтіп   жолдар   айырмасы   жарты   толқындардың
жұп   сандарына   тең   болса,   қосылысқан   жарық   толқындары   бірін-бірі
күшейтеді.
Erep
                                         (4)
  болса,   coнда   жолдар
...3,2,1,0
  яғни

  яғни

2



1

2
k 

1

k
k2



r
2
r
2
r
1
2
2
2
2
k
k
k








1

2

1
r
1
r
2

2

айырмасы жарты толқындардың тақ санына тең болады:

k
2
r
2
r
1


1

2
k 
  Бұл   жағдайда   жарық   толқындары   бірін-бірі
мұндағы
әлсіретеді.  Сөйтіп   ақ  экранның   бетінде  жарық   және   қара-қоңыр  жолақтар
пайда болады.
...3,2,1,0
Френельдің тәжірибелері
1.  Қос жасалған тәжірибе.  Дербес екі жарық көзінен (екі электр лампадан, екі шамнан т.т.)
таралған жарық шоқтары когерент бола алмайтындығы жоғарыда айтылды. Сөйткенмен бір жарық
көзінен  таралған   жарықты  шағылу  құбылысын  пайдаланып,  екі  шоққа  айырып,  когерент жарық
шоқтарын алуға болады. Френель ең алғаш (1818 ж.) жазық айналарды пайдаланып осы пікірді іске
асырды.   Оның   тәжірибесінің   схемасы   2-суретте   көрсетіліп   отыр.   Мұндағы
1ОА  мен
2ОА - көлбете орнатылған жазық айналар, олардың жылтыр беттері
аралығындағы   бұрыш   180°-қа   жуық;   ал    бұрышы   өте   кішкене.   S   —
монохромат жарық көзі; S-тен шыққан сәулелер EE экранға тіке түспес үшін K 1S   мен
1S   және
2S   —   оның   жорымал   кескіндері.   Сонда   жазық
қалқа   қойылған.
2S   жорымал
айналардан   шағылған   жарық   шоқтарын   осы
кескіндерден шыққан деп қарауға болады. Бұлар когерент жарық шоқтары
болып табылады. Өйткені олар, дұрысында, бір жарық көзінен шығып, қос
айнадан шағылысып, екі айрылған жарық шоқтары. Бұлар берілген нүктеге әр
түрлі   жол   жүріп   келеді.   Басқаша   айтқанда   алынған   нүктеге   келген
толкындардың   белгілі   жол   айырмасы   болады.   Сондықтан   осы   толқындар
қосылысқан алқапта интерференциялық бейне байқалады. Сонда екі жарық
толқындары   қосылысқан   нүктенің     жарықталынуы   толқындардың   жарық
көзінен, немесе оның жорымал
2S   кескіндерінен берілген нүктеге
дейінгі   жолдардың   айырмасына   тәуелді:   егер   жолдар   айырмасы   жарты
толқындардың жұп санына тең болса, онда жарықталыну максимал болады,
егер осы жолдар айырмасы жарты толқындардың тақ санына тең болса, онда
жарықталыну   минимал   болады.   Соңда   интерференциялану   алқабына
қойылған EE экранның бетінде жарық және қара қоңыр жолақтар байқалады,
интерференциялық бейненің центрінде (M нүктеде) өте жарық жолақ болып,
оның екі жағына кара коңыр және жарық жолақтар алма-кезек орналасады.
1S   және
2сурет. Френельдің қос айнасы.
Егер   Френельдің   қос   айнасына   ақ   жарық   (күн   жарығы,   электр
доғасының жарығы т.т.) түсірілсе, онда орталық жолақ ақ болады, да оның екі
жағындағы жолақтар түрлі түсті болады.
2. Бипризмамен жacалған тәжірибе. Френель (1826 ж.) сыну құбылысын
пайдаланып   та   бір   жарық   көзінен   шыққан   жарықты   екі   шоққа   айырып
когерент   шоқтар   алып,   олардың   интерференциясын   бақылады.   Оның   бұл
жолғы тәжірибесінің схемасы 3-суретте көрсетілген.   Мұндағы
2P   -
сындырушы бұрыштары өте кішкене болып келген призмалар, олар табандары
тиістіріліп   орнатылған;   S   —   жарық   көзі;
2S   —   оның   жорымал
кескіндері. Жарық көзінен таралған бытыраңқы жарық шоғы
1P  призмадан
2P   призмадан өткен жарық сынып
өткенде сынып төмен карай бұрылады,
жоғары қарай бұрылады, жарық шоқтары қос призмадан өткенде біріне-бірі
қарама-қарсы бағытта бұрылады. Бұл шоқтар когерент болады, өйткені бұлар
2S   және
1S   нүктелерден   шыққан   сияқты   болғанмен   тегінде   бір   жарық
көзінен   таралып   отыр.   Сондықтан   бұлар   бір-бірімен   қосылысқан   алқапта
интерференция   құбылысы   байка-лады.   Сол   алқапқа   қойылған   экранның
1S   мен
1P   мен бетінде   интерференциялық   жолақтар   пайда   болады.   Экранның   берілген
нүктесіндегі жарықталыну толқындардың жарық көзінен осы нүктеге дейінгі
жолдарының   айырмасына   байланысты.   Егер   жолдар   айырмасы   жарты
толқындардың жұп санына тең болса, онда жарықталыну максимал болады,
егер жолдар айырмасы   жарты  толқындардың  тақ санына  тең болса, онда
жарықталынуы   минимал   болады.   Сонда   қос   призмаға   монохромат   жарық
түсірілген   болса,   экранның   бетінде   орталық   жарық   жолақ   және   оның   екі
жағында қара қоңыр және жарық жолақтар кезектесіп орналасады. Егер ақ
жарық   түсірілген   болса,   онда   орталық   жолақ   ақ   болады   да,   оның   екі
жағындағы жолақтар түрлі түсті болады, сонда олардың күлгін түсті шеті
орталық ақ жолақ жағында жатады; алыстау жолактардың түсі өте күрделі
болады,   өйткені   ондай   жолақтар   ұзындықтары   әр   түрлі   жарық
толқындарының қосылысу нәтижесінде пайда болады.
3-сурет. Френельдің бипризмасы.
Ньютон сақиналары. Erep жазық шыны пластинканың үстіне жазық-дөңес линза
қойылса, онда олардың арасында сына пішіндес ауа қабаты пайда болады (4,
а-сурет). Енді осындай системаға, пластинка бетіне шамада перпендикуляр
бағытта,   монохромат   жарық   түссе,   соңда   жарық   толқындары   осы   сына
пішіндес ауа қабатының үстіңгі және төменгі шекараларында шағылады да
өзара интерференцияланады, осының нәтижесінде линза мен пластинка тиісіп
тұрған нүктеде қара коңыр дақ пайда болып, оны концентр жарық және қара
қоңыр   шеңберлер   қоршап   тұрады,   олар   центрден   қашықтаған   сайын   жиі
тарта береді. Осы шеңберлер бірдей қалыңдық жолақтары болып табылады.
Бұларды бірінші рет Ньютон зерттеген, сондықтан олар  Ньютон сақиналары
деп аталады.
Ньютон сақиналарының өлшемдері мен орынын анықтау қиын емес, 4,б-
суретте жазық пластинканың үстіне қойылған жазық-дөңес линзаның қимасы
кескінделген.   Линзаның   қисықтық   радиусы   R   мен   берілген   қара   қоңыр
шеңбердің   радиусы арасында қатынас бар. Суретке қарағанда

R
2
2
k
бұдан:
 немесе
 2
hR
h   —  өте аз шама болғандықтан
2h -ты елемесе де болады, сонда жуықтап
алғанда
                                                        (1)

Жоғарыда айтылғандай жарық пластинканың бетіне перпендикуляр бағытта
түскенде
  (11.6)
hn
2
формула бойынша жолдың оптикалық айырмасы мынаған тең:

      (2)
Енді   h -тың орнына, (1)   формула  бойынша  оның мәнін  қойсақ  мынау

  болады,   ауаның
  Сонда

h
2
.1n
cos r
1
2
k
2
R

2
k
2 
Rh2


.
2
cos
r

h

2
Rh

2
h


2


.
шығады: 
2
k

1

2

  болуға тиіс, сонда бұл

                                                   (3)
                                                     (4)
2 
k
.
2
R

Ал қара қоңыр шеңберлер түзілу үшін
шеңбердің радиусы былай өрнектеледі:

k 

k
мұндағы k=l,2,3... Жарық шеңберлер түзілу үшін
2
мұндай шеңбердің радиусының өрнегі мынадай болады:

мұнда да k =1, 2,3...
(4) және (5) формулаларға қарағанда неғұрлым жарық толқыны қысқа
болса,   соғұрлым   Ньютон   сақиналарының   радиусы   қысқа   болады.   Егер   ақ
жарық түсірілсе, онда сақиналар түрлі түсті болады да, олардың ішкі жиектері
күлгін түсті болады. Шағылған жарықта бақылағанда орталық дақ қара қоңыр
болады, өйткені интерференциялану нәтижесінде сәулелер бірін-бірі жойып
жібереді. Өткінші жарықта бақылағанда орталық дақ жарық болады.
 болғуа тиіс, сонда
                          (5)

2

2
k


1
R

k


kR


2
Жарықтың дифракциясы
Дифракция   кұбылысы.  Жарықтың толқындық сипаты білінетін құбылыстардың
біреуі дифракция құбылысы болады. Дифракция деп жарықтың түзу сызықты
жолдан бұрылу құбылысы  айтылады.   Жарықтың   осындай   қасиеті   бар
екендігін мынадай тәжірибе жасап білуге болады. Егер бір тар саңылаудан
өткен жарық шоғының жолында саңылаудан 40 см жерде, оған параллель
етіп тартылған диаметрі 0,2 миллиметрдей жіңішке сым тұрған болса, сонда 2
метрдей жердегі ақ экранға түскен сымның геометриялық көлеңкесінің дәл
ортасына жіңішке ақ жолақ пайда болады. Бұл тәжірибеден жарық толқыны
сымды орағытып барып көлеңке алқабына түскені байқалады. Демек бөгетке
кездесіп жарықтың жолы қисаяды.
Бұл   ретте   орыс   физигі   B.K.Аркадьев   мынадай   тәжірибе   жасаған.
Диаметрі 1,97мм инеге одан 24,17м қашықтықта тұрған өлшемдері 0,74мм
саңылау   арқылы   толқын   ұзындығы   0,46мкм  мопохромат   жарық   шоғын
түсірген; иненің екінші жағына,  15,47м жерге, фотопластинка қойып сол ине
көлеңкесінің   фото-суретін   түсіріп   алған.   Сонда   ине   көлеңкесінің   дәл
ортасында жіңішке жарық жолақ, екі жағында онымен қатарласа орналасқан
бірнеше жарық және кара қоңыр жолақтар байқалған (4-cyрет). Бұдан жарық
толқынының   жолындағы   инені   айнала   өтіп   көлеңке   алқабына   барғаны
байқалады. 4-сурет. Ине көлеңкесінің фото-суреті.
Дифракция   құбылысы   тек   жарыққа   ғана   емес,   басқа   да   толқындық

процестерге тән құбылыс. Мысалы, дыбыс толқындары да жолында кездескен
бөгетті айнала  бұрылып таралады. Биік үйдің бір жағынан шыққан  дыбыс
оның екінші жағынан да естіледі, өйткені дыбыс толқыны үйдің бұрышына
жетіп бұрылады да қалқаланып тұрған алқапқа барады, басқаша айтқанда
дифракцияланады.   Бұл   ретте   бір   ескерте   кететін   нәрсе:   жарықтың
дифракциясы   кәдімгі   жағдайларда   байқалмайды,   оны   тек   ерекше
жағдайларда ғана байқауға болады.
ГюйгенсФренель принципі
Дифракция   құбылысын   жарықтың   толқындық   теориясы   бойынша   толық
түсіндіруге болады. Бірақ ол үшін Гюйгенс принципi жеткіліксіз. Өйткені бұл
принципке   сүйеніп   дифракцияланған   жарық   толқындарының   интенсивтігін
табуға болмайды, бұл принцип тек жарықтың таралу бағытын анықтау әдісі
болып   табылады.   Френель   бұл   принциптің   осы   кемшілігін   толықтырды,   ол
Гюйгенстің   принципі   мен   толқындардың   интерференциялану   принципін
біріктірді.   Френельше   толқындық   беттің   әрбір   нүктелерінің   айналасында
пайда   болған   элементар   толқындар   бір-бірімен   қосылысып
интерфереңцияланады,   сонда   қорытқы   сыртқы   орауыш   бетте   толқынның
едәуір интенсивтігі болады. Сөйтіп элементар толқындар мен интерференция
жайындағы идеялардан жарықтың толқындық теориясының негізгі принципі
—  Гюйгенс-Френель  принципі  келіп   шығады.   Сонда   бұл   принцип   бойынша
толқындық беттің алдыңғы жағындағы бір нүктедегі, тербелісті табу үшін сол
нүктеге   толқындық   беттің   барлық   элементтерінен   келген   тербелістерді
тауып, одан соң олардың амплитудалары мен фазаларын есепке ала отырып,
оларды өзара қосу керек.
Сондай   элементар   тербелістердің   қосындысын   табу   жалпы   алғанда
интегралдық есептеуге  жататын мәселе,  ол өте  күрделі болуы  да  мүмкін.
Бірақ Френельдің дәлелдеуінше кейбір қарапайым жағдайларда интегралдық
есептеулердің   орнына   жай   алгебралық   қосу   немесе   графикалық   қосу
тәсілдерін пайдалануға да болады.
Гюйгенс принципі түсіндіре алмайтын жарықтың түзу сызық бойымен
таралу заңын Гюйгенс-Френелъ принципі бойынша түсіндіруге болатын. Бұл
мәселені ең алғаш 1815 жылы Френель шешкен болатын. Сонда ол күрделі
есеп   шығарудың   орнына  зоналар методы  деп   аталатын   көрнекі   метод
қолданды.   Бұл   метод   толқындық   бетті   ойша   дөңгелек   зоналарға
(участоктарға)   бөлуге   және   олардан   таралып   бір-біріне   қосылысып
интерференцияланған   элементар   толқындардың   амплитудалары   мен
фазаларын есепке алуға негізделген.
5-сурет. Френель зоналарын салу. Мысалы, 5-суретте керсетілген нүктедей S жарық көзінен жарық толқындары
таралып сфералық толқындық беттер түзілсін, сонда олардың біреуі    -мен
белгіленген бет болсын. Енді жарық толқынының P нүктедегі әсерін анықтау
үшін Френельше сол      толқындық бетті ойша дөңгелек зоналарға бөлеміз.
Ол үшін P-нi центр етіп алып,    бетті қия ойша бірнеше сфера сызамыз, сонда
көршілес сфералардың радиустарының бір-бірінен айырмасын жарты толқын
ұзындығына   
-ға   тең   етіп   аламыз.   Егер   РО   аралығын   0r   әрпімен
белгілесек, ол сфералардың радиустары мынадай болады:
1
2
PO
1

PO
PO
2

PO
1
r
0

2


2


2

2

2

2
r
0
3
2

2
r
0
PO
PO
3
......................................
.......................................


PO
.
2

2
PO

r
0
n
1
n
n

Бұл   сфералар   толқындық   бетті   бірнеше   сегменттер   мен   дөңгелек
зоналарға — Френель зоналарына бөледі. Сонда көршілес зоналардың сәйкес
шеттерінің   P   нүктесінен   қашықтыктарының   айырмасы   жарты   толқын
ұзындығына тең болады, яғни:

РО
сөйтіп  көршілес зоналардың сәйкес нүктелерінен P нүктесіне келген жарық
 ғa тең, яғни олар P нүктесіне жеткенде
тербелістерінің жол айырмасы  
2
фазалары қарама-қарсы болады.
                 (1)


2
PO
2
РО
3
РО
1
PO
1
РО


...



2
6-сурет. Френель зоналарының өлшемдерін анықтау.
Радиусы   ең   қысқа   шеңбермен   шектелген   зона   (сфералык   сегмент)
орталық зона делініп, оған көршілес зона бірінші зона, одан арғылары екінші,
үшінші, төртінші зоналар деп аталады. Жуықтап алғанда барлық зоналардың
аудандары   бірдей.   Оны   мынадан   байқауға   болады.   6-суретте   көрсетілген
орталық зонаның   радиусын мына түрде өрнектеуге болады:
2

R
2

xR

 2
 және

2
 


r
0
2



2


r
0

2
 .
x
Демек
Бұдан
2
R


xR

2

 


r
0
2



2


r
0

2
 .
x 
x



8

2

r
0

rR
0
                                    (2)

2

0

rR
мұндағы    кішкене шама болғандықтан,
2   өте кішкентай шама болады,
сондықтан   (2)   теңдіктің   оң   жағындағы   екінші   мүшені   есепке   алмауға   да
болады. Сөйтіп жуықтап алғанда:
                                                     (3)
r

0

rR
0
Сонда орталық зона болып тұрған сфералық сегменттің ауданы ( S ) мынаған
тең:

(4)
Орталық зона мен бірінші зонаны қамтитын сегменттің ауданы


Rr
0

rR
0


xR

2
 .

2

S
x

Rr
0

rR
0
  тең.  Сөйтіп  барлық  зоналардың

S
2
демек   бірінші   зонаның   ауданы   да
ауданы біріне-бірі тең, сонымен әрбір зонаның ауданы:

Rr
0

rR
0

S

Rr
0
,

rR
0
2

а
0
a
1

,

a
a
3
2
0a — орталық зонадан,
1 aa
яғни   зоналардың   үлкендіктері   бірдей.   Олай   болса   P   нүктесіне   жеке
зоналардан   келетін   тербелістердің   амплитудасы   зона   мен   P   нүктесі
арақашықтығына   және   зонаның   бетіне   түсірілген   нормаль   мен   Р-ға   қарай
жүргізілген бағыт арасындағы    бұрышына байланысты. Сонда    бұрышы
ұлғайған сайын, демек зоналардың нөмірі артқан сайын, P нүктесіне келген
тербелістер амплитудасы (a) кішірейе береді:


...
na
мұндағы
  бірінші, екінші зоналардан келген
...
толқындар қоздырған тербелістердің амплитудалары. P нүктесіне көршілес
екі зонадан келетін тербелістердің фазалары қарама-қарсы болатындықтан,
n   зоналар   әсерінен   пайда   болған   қорытқы   тербелістің
nA   амплитудасы
мынаған тең болады:

A
n
Егер  n — тақ сан болса, соңғы мүше оң таңбалы, егер жұп сан болса ол
теріс таңбалы болады. Сонда  n  тақ сан болған жағдайда (6) өрнекті былай
жазуға болады:





                                     (5)
                                     (6)
Жоғарыда   айтылғандай   зонаның   нөмірі   артқан   сайын   тербеліс
амплитудасы   кеми   беретін   болғандықтан,   мысалы,  і-ші   зонадан   келген
толқындар   қоздырған   тербелістердің
iа   амплитудасы,   жуықтап   алғанда,
оған   көршілес   
-шi   зоналардан   келген   толқындар
1i
қоздырған тербелістердің амплитудаларының қосындысының жартысына тең:

(8)
Осы   (8)   теңдікті   еске   алғанда   (7)   теңдіктің   оң   жағындағы   жақшалардың
ішіндегі қосындылар нольге тең болады да бұл теңдік мына түрде жазылады:
-шi   және   



      (7)
 
1
2






1i


a
4
2
a
2
2
a
n
2
a
n
2
a
2
2
a
0
2
a
0
2
A
n


n
2
a
1






a
1
a
i
a
i
a
5
a
3
a
3
а
0
a
2
a
n
...
...

a
4


a
a

i
1

n

1
a
2






. A
n
                                               (9)
.

a
0
2
a
n
2
Егер  n жұп сан болса, онда (6)   теңдіктен   мынаны табамыз:

A
n

a
0
2
a
1

n
2

a
n
.
                                               (10)
,  сонда соңғы теңдік былай жазылады:
Жуықтап алғаңда
a
n
2



n
2
a
a

1
n
a
0
2
a
n
2
.
R

An
A
n
0a
2


                                                    (11)
Егер берілген P нүктеге әсер ететін зоналардың саны тақ болса, сол
нүктедегі   қорытқы   тербелістің   амплитудасы   зоналардың   саны   жұп
болғандағыдан үлкен болады. Жарық интенсивтігі тербеліс амплитудасының
квадратына   пропорционал   болғандықтан,   жарық   күштірек   болады.   Егер
қарастырылып   отырған   зоналардың   саны   өте   көп   болса,   онда   ең   ақырғы
зонаның ететін әсері болымсыз аз болады, оны есепке алмауға да болады.
Жуықтап алғанда (9) және (11) теңдіктер бойынша P нүктесіндегі қорытқы
тербеліс амплитудасы мынаған тең болады:
.
                                                    (12)

Сөйтіп, өте көп зоналар немесе өте үлкен толқындық бет әсерінен пайда
болған қорытқы тербелістің амплитудасы орталық зонаның әсерінен пайда
болған тербеліс амплитудасының жартысына тең. Сонымен, P нүктесіне (5-
сурет),   сфералық   толқынның   түрлі   бөліктерінен   келген   жарықтың   өзара
интерференцияласу   нәтижесінде   пайда   болған   қорытқы   тербеліс
амплитудасы орталық зонаның тудырған тербелісінің амплитудасынан кіші.
Демек,   барлық   толқындық   беттің   P   нүктесіне   ететін   әсері,   оның   орталық

Rr
зонадан кіші бөлігінің әсеріндей. Ал орталық зона бетінің ауданы
0
,

rR
0
егер
  = 0,5  мкм  деп     алсақ,     сонда      S = 0,8  мм2 . Сөйтіп, толқынның әсер
ететін бетінің ауданы 1мм2 -ден кем. Сондықтан   S -ден   P -ға дейін шексіз
жіңішке жарық шоғы таралады, оны біз  SOP  түзуі ретінде байымдаймыз да
жарық түзудің бойымен таралады деп санаймыз.
Сонымен, жарықтың бір текті ортада түзу сызықтың бойымен таралуы
элементар толқындар интерференциясының нәтижесі болады. Жарық еркін
таралғанда,   яғни   толқын   беті   шексіз   үлкен   болғанда   барлық   Френель
зоналары   еркін   болады   және   олар   бақылаушының   көзіне   қатысты
симметриялы түрде орналасады. Сондықтан жарық түзудің бойымен таралған
болып байқалады. Егер жарық еркін таралмаса, зоналардың дұрыс орналасуы
бұзылса, онда жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңы бұзылады. Мұндай
жағдайларда дифракция құбылысы білінеді.
Френельдің   методының   кемшіліктері   де   бар.   Мысалы,   Френельше
берілген   нүктедегі   қорытқы   тербеліс   амплитудасын   анықтағанда   тек
толқындық беттің алдыңғы бөлігінің әрбір элементтерінен келген тербелістер
қарастырылады,   толқындық   беттің   артқы   бөлігі   есепке   алынбайды.
Френельдің   методы   бойынша   есептегенде   берілген   нүктедегі   тербелістің
бастапқы фазасының мәні дұрыс табылмайды. Алайда осындай кемшіліктері
бола   тұрса   да   Френельдің   методының   пайдасы   көп.   Бұл   метод   бойынша
қорытқы тербелістер амплитудасының дұрыс мәнін табуға болады, толкынның
интенсивтігін   амплитуда   квадратына   пропорционал   болғандықтан   жарық
интенсивтігін, онымен іліктес жарықталыну шамасын табуға да болады. Ал
бірқатар мәселелерді шешу жарықталыну шамасын табуға барып тіреледі.

,1
rм
0
.1
м

S Параллель сәулелердің дифракциясы

Егер бөгет жарық көзінен өте алыс болса, онда сол бөгетке түсетін жарық
шоғы параллель болады, өйткені шексіз қашық толқындық бетті жазық бет
деп   санауға   болады.
  Erep   осындай   жазық   жарық   толқыны
дифракцияланғаннан   соң   жарық   сәулелері   бұрынғыша   параллель   болып
таралса, сондағы байқалатын жарық дифракциясы Фраунгофер дифракциясы,
немесе параллель сәулелер дифракциясы деп аталады. Дифракцияның бұл
түрі, әдетте жинағыш линза қолданылып зерттеледі. Сонда біразы бөгелген
параллель   сәулелер   линзаның   ұлы   фокус   жазықтығында   тоғысып
дифракциялық   бейнелер   түзіледі.   Дифракцияның   бұл   түрінің   оптикалық
құралдар үшін маңызы зор.
1.
 Пapаллель cәулелеpдің тap cанылayдан өткенде дифpaкциялануы.
Монохромат жарық параллель шоғының жолында өте тар AB саңылауы бар
MN   экран   тұрған   болсын   (7-сурет),   ол   саңылаудың   енділігін   b   әрпімен
белгілейік.   Саңылау   да,   экран   да   чертеж   жазықтығына   перпендикуляр
орнатылып,   жарық   сәулелері   оған   жоғарыдан   төмен   қарай   тік   түсірілген
болсын. Экранға түскен жарық толқынының жазық бетінің саңылау арқылы
бір бөлігі ғана өте алады. Сонда толқындық беттің саңылаудың жазықтығына
дәл   келіп   тұрған   бөлігінің   барлық   нүктелерінің   тербеліс   фазалары   бірдей
болады. Гюйгенстің принципі бойынша толқындық беттің бұл бөлігінің әрбір
нүктесі тербеліс көздері болып, олардан барлық жаққа жарық тербелістері
таралады.
7сурет. Параллель сәулелердің тар саңылаудан өткенде дифракциялануы.
Сонда бастапқы бағытпен бір    бұрышын жасайтын бағыт бойынша
таралған сәулелер шексіз алыстағы нүктеде қосылысқанда, немесе жинағыш
линзаның   ұлы   фокус   жазықтығында   тоғысқанда   қандай   нәтиже   шығады,
соған тоқталайық. Ол үшін AB толқындық бетті, AF бағытына перпендикуляр,
-ға тең, бірнеше параллель жазықтықтар жүргізіп,
бір-бірінен қашықтығы
2
Френель зоналарына бөлеміз. Erep берілген  бағыты
бойынша қарап, бөлгенде саңылау жұп зоналарға бөлінсе, онда сол бағытпен
таралған   жарық   тербелістері   бір-бірін   жояды,   өйткені   әрбір   тақ   зонаның
әсерін оған көршілес екі жұп зонаның әсерлері жойып жібереді. Егер бақылау
бағытпен өзгерткенде саңылау тақ зоналарға бөлінсе, онда алынған бағытта
таралған   жарық   тербелістері   қосылысқанда   бір-бірін   күшейтеді,   өйткені
зоналардың   біреуінің   әсері   сақталады.   Саңылауға   сиятын   Френель
зоналарының саны бакылау бұрышына, саңылаудың b енділігіне және оған түскен монохромат жарық толқынының   ұзындығына байланысты. Мысалы,
7-суретте кескінделген толқындық бет 3 зонаға бөлінген, әрбір зонаның екі
-ға тең, бұл айырма
шетінен таралған сәулелердің жолдарының айырмасы
2
сол   суретте   катет   түрінде   кескінделген.   Сонда   гипотенуза   түрінде
кескінделінген зонаның енділігі
-ға тен болады. Ендеше енділігі b-ғa
тең саңылауға сиятын зоналардың (n) санын табу үшін саңылаудың енділігін
зонаның енділігіне бөлеміз.

sin2

n

b

sin2

2
b


.
sin




1
2
b


b
sin

1

2
sin


.
2
b
sin

sin

sinb
 k
2
 k
2
 k
2

 немесе
 немесе

Егер  n -нің тақ мәніне сәйкес келетін бағыт бойынша бақыланса жарық
Бұған   қарағанда   b   мен     тұрақты   болса,   n   мәні   тек  -ға   байланысты
болады. Демек,   n -нің жұп мәніне сәйкес келетін бағыт бойынша бақыланса
жарық нашарлайды. Бұл жағдайда:

2
k
(1)
мұндағы  k =1,2,3,4...
күшейеді. Бұл жағдайда
2
b

(2)
(1)   және   (2)   теңдіктің   сол   жақтарындағы
  көбейтіндісі   саңылаудан
өткен екі шеткі сәуленің ВС жол айырмасын көрсетеді, яғни BC=
. Олай
болса мынадай қорытынды жасауға болады: егер саңылаудан өткен екі шеткі
сәуленің жол айырмасы жұп жарты толқындар ұзындығына тең болса,
дифракциялық жарық сәулелері бірін-бірі әлсіретеді, ал егер сол жолдар
айырмасы тақ жарты толқындар ұзындығына тең болса дифракцияланған
жарық сәулелері бірін-бірі күшейтеді.  Сонымен   (1)   және   (2)   теңдіктер
саңылаудан   дифракцияланған   соң   жинағыш   линзаның   ұлы   фокус
жазықтығына   жиналған   жарықтың   интенсивтігінің   мәнінің   максимал   және
минимал   болу   шарттары.   Erep   осы   шарттың   екеуі   де,   орындалмаса,   яғни
  көбейтіндісі   жарты   толқындардың   бүтін   санына   тең   болмаca,   онда
sinb
линзаның   ұлы   фокус   жазықтығының   бір   нүктесіне   жиналған   жарықтың
интенсивтігі   таяу   нүктелердегі   жарықтың   максимал   интенсивтігінен   кем,
минимал   интенсивтігінен   артық   болады.   8,а-суретте   жарықтың   бастапқы
бағытымен түрліше бұрыш жасап дифракцияланған жарық шоқтарының шеткі
сәулелерінің   жолы   және   олардың   жинағыш       линзаның       ұлы       фокус
жазықтығында         тоғысып       жарық   жолақтар   түзілуі       схема   түрінде
көрсетілген.   8,б-суретте   дифракциялық   бейне   жарықтануының   таралу
графигі       келтірілген. Ең жарық     жолақ     орталық     жолақ, оны түзетін
сәулелер   саңылауға   перпендикуляр         бағытта   (  =   0)   таралады.   Оған
суретте   (0   деп   белгіленген)   нолінші   максимум   сәйкес     келеді.   Орталық
жолақтың   екі   жағындағы   жарық   жолақтардың   жарықталынуы   бәсең
болады,   (2)   формула   бойынша   олардың   жарықталынуы   максимал
нүктелеріне    келетін сәулелердің жол айырмасы:
sinb
b
sin
 
3

2
2
5,
,
Көршілес жарық жолақтарды бір-бірнен қара қоңыр аралықтар бөліп тұрады,
олардың   жарықталынуы   минимал   болады,   (1)   формула   бойынша   бұл
нүктелергe келетін жарық сәулелерінің жол айырмасы: немесе
b
sin

sin


6,

2
2
4,
2
2
,

3

b
b
2
b
,
,
,
 8сурет. Жарық бір саңылаудан өткенде дифракциялық бейнелер түзілу схемасы.
2.
 Пapаллель   cәулелердің   кішкене   дөңгелек   теcіктен   өткенде
дифракциялануы.  Параллель   жарық   шоғы   жолында   тұрған   экранның
дөңгелек   тесігінен   өткенде   жинағыш   линзаның   ұлы   фокус   жазықтығында
күрделі   дифракциялық   бейне   түзіледі.   Ол   бейненің   ортасында   жарық   дақ
(суретте   қара)   больш,   оны   бірнеше   центрлес   қара   қоныр   және   жарық
сақиналар қоршап тұрады (9-сурет).
9сурет. Параллель сәулелердің кішкене тесіктен өткенде дифракциялану бейнесі.
Дөңгелек тесіктен параллель сәулелер өткенде байқалатын дифракциялық
бейненің бір ерекшелігі сол, оның центрінде ұдайы жарық дақ болады, өйткені
тесіктің жазықтығына дәл келген жазық толқындық беттің барлық нүктелері
бір   фазада   тербеледі,   олардан   орталық   нүктеге   қарай   таралатын
толқындардың   да   фазалары   бірдей   болады,   сондықтан   орталық   нүктеде
барлық зоналардың әсерлері қосылады да бұл нүктеде ұлы максимум пайда
болады,   оны   қоршаған   центрлес   қара   қоныр   және   жарық   сақиналардың
түзілуін   де   зоналар   әдісі   бойынша   түсіндіруге   болады.   Дәлелдеп   қорыта
келгенде бірінші қара қоныр сақина мына шарт орындалған жағдайда ғана
пайда болады: Мұндағы  —   дифракциялану   бұрышы,   r—   тесіктің   радиусы,
  —
монохромат жарық толқынының ұзындығы. Егер     бұрышы кішкене болса,
онда бірінші қара қоңыр сақинаның бұрыштық радиусы    жуықтап алғанда
мынаған тең болады:
sin
 
61,0

.
r


61,0

22,1

r

D
мұндағы D — тесіктің диаметрі.
Дифракцияның   осы   түрімен   бірсыпыра   оптикалық   құралдарды
(микроскоп,   телескоп   т.т.)   қарастырғанда   санасуға   тура   келеді,   өйткені
олардың   линзаларының   оправалары   әдетте   дөңгелек   формалы   болады   да
олардан өткен жарық дифракцияланады.

Дифракциялық торлар
Жарықтың   параллель   шоғы   тар   саңылаудан   өткенде   байқалатын
дифракциялық жолақтар едәуір жалпақ болады. Егер жарық бip саңылаудан
емес,   қатарласқан   бipнеше   саңылаудан   өткізілсе,   онда   байқалатын
дифракциялық жолақтар енсіз және жарығырақ болады. Енділігі бірдей, өзара
параллель орналасқан саңылаулар жиыны әдетте дифракциялық решетка деп
аталады. Егер шыны пластинканың бетіне бөлгіш машинамен қашықтықтарын
бірдей   етіп,   өзара   параллель   бірнеше   сызықтар   жүргізілсе,   сонда
пластинканың   сызылған   орындары   күңгірт,   сызылмаған   орындары   мөлдір
болады. Оған түсірілген жарық көршілес екі күңгірт сызықшалар (штрихтар)
аралығындағы   мөлдір   жерлерден   (саңылаулардан)   жақсы   өтеді.   Күңгірт
сызықтардан өте аз өтеді, өйткені жарық одан барлық жаққа шашырап кетеді,
оларды мөлдір емес деуге де болады. Жазық-параллель шыны пластинкадан
осылай жасалған решеткалар  жазық мөлдір решетка  деп аталады. Осындай
шыны решетканы алғаш (1822 ж.) неміс физигі Фраунгофер жасаған, оның
решеткасында бір дюймнің бойына 8000 штрих сызылған болатын; осы кездегі
шетелде жасалатын решеткалардың бір дюйміне келетін штрих саны 30000-ға
дейін болады, басқаша айтқанда 1 мм-ге 1181,13 штрих келеді. Біздің елімізде
жасалатын дифракциялық решеткаларда бір миллиметрге келетін штрихтар
саны 1200-ге дейін болады.
10сурет. Мөлдір дифракциялық решетка схемасы.

b
;
4
1
1




BA
4
.
a


BA
3
3
AB
4
BA
2
2
AB
3
10-cypeттe   жазық   мөлдір   решетка   схема   түрінде   кескінделген.   Мұнда   тек
решетканың   төрт   саңылауы   көрсетілген,   олардың   енділіктері   бірдей:
  мөлдір   емес   аралық   енділіктері   де   бірдей:
BA
1
 Осы  a  мен  b  қосындысы: a+b=d—решетка тұрақтысы
AB
2
деп аталады. Енді жазық решеткаға монохромат жарықтың параллель шоғы
жоғарыдан   төмен   карай   тік   түскен   болсын.   Гюйгенстің  принципі   бойынша
саңылаулардың   әрбір   нүктелері   элементар   тербелістердің   дербес   көздері
болып   табылады   да   олардан   барлық   жаққа   когерент   жарық   толқындары
таралады.   Барлық   саңылаулардан   бастапқы   бағытпен   бір    бұрышын
2
3 2
2ÑÀ
1ÂÀ
1
жасаушы бағыт бойынша таралған жарықтың параллель шоқтары жолында
тұрған   жинағыш   линзаның   ұлы   фокус   жазықтығының   бір   нүктесіне
жиналады.   Ол   нүктенің   жарықталынуы   сол   дифракцияланған   шоқтар
қосылысқандағы   интерференция   нәтижесіне   байланысты,   бұл   нәтиже
қосылысқан   жарық   толқындарының   фазаларының   айырымына   тәуелді,   ал
фазалар   айырымының   өзі   көршілес   саңылаулардан   таралған   жарық
шоқтарының   сәйкес   екі   сәулесінің   жол   айырмасына   байланысты   болады.
Мысалы, решетканьщ көршілес екі саңылауынан, мысалы
2 ÂÀ
саңылауларынан   өткен   екі   шоқтың   сәйкес   екі   шеткі   сәулелерінің   жол
айырмасы   (
)   peшетканың   тұрақтысы   мен   дифракциялану   бұрышы
синусының көбейтіндісіне тең:
CA
  дифракциялық   жолақ   жарық   болады.
Егер осы жол айырмасы жарты толқындардың жұп санына тең болса, 
бағыты бойынша таралған көршілес жарық шоқтары қосылысқанда бір-бірін
  Бұл   жағдайда
күшейтеді,
дифракцияланған монохромат жарықтың күшею шарты мынадай болады:

мұндағы
Егер көршілес шоқтардың сәйкес екі сәулесінің жол айырмасы жарты
толқындардың   тақ   санына   тең   болса,   онда   жарық   шоқтары   бір-бірін
әлсіретеді, дифракциялық жолақ қара қоңыр болады. Сонда дифракцияланған
монохромат жарықтың нашарлау шарты мынадай болады:

                                                         (2)
                                                   (1)
4,3,2,1k
  мен

 k
 d

sin2

2
AA
1

k
sin
sin
sin

.

1


2
k

2
d
d

2
2
2

2
4,3,2,1,0k
мұндағы
Енді   төрт   саңылаудан   өткен   жарық   шоқтарының   дифракциялануын
қарастырайық. Осы саңылаулардың өзара сәйкес А1,А2,А3,А4  нүктелерінен  
бұрышымен   анықталатын   бағыт   бойынша   таралатын   сәулелер   жол
айырмалары
 кесінділеріне тең. 10-суретке қарағанда
ÑÀ
2 ÑÀ
; сонда (20.1) формула бойынша:
, ÑÀÑÀ
,
 жэәне
2
2
ÑÀ
3 ÑÀ
4ÑÀ
3


4
3
2
2
3
3
4
4
2
2
CA
2
CA
CA
3
4
3
4
 sin
d
d
sin
2
d
sin
3
2


 k

 k

2
 k

3


 
k
d
мұндағы   k -бүтің   сандарға   тең.   Сөйтіп   барлық   саңылаулардан    бағыты
бойынша   таралған   параллель   сәулелердің   жолдарының   айырымдары   бүтін
толқындар   ұзындықтарына   тең,   сондықтан   бұл   бағытта   таралған   жарық
толқындары бір-бірін күшейтеді. Байқалатын дифракциялық жолақтар жарық
болады. Осындай k-ші жолактың максимумына сай бұрыштардың мәні мына
  өрнек   бойынша   анықталады,   демек,    бұрышы   решетканың
sin
тұрақтысына   ғана   байланысты,   оның   саңылауларының   санына   байланысты
емес.   Сондықтан   (1)   формула   бойынша   анықталатын   дифракциялық
максимумдар  ұлы максимумдар  деп   аталады.   Егер   k =   0   болса   орталық
жолақ,   яғни   нолінші   максимум;
1   болса   орталық   жолақтың   екі
жағындағы   бірінші   ұлы   максимумдар,
2   болса   —   екінші   ұлы
максимумдар   байқалады.   Сөйтіп   нолінші   максимум   мен   ұлы   максимумдар
байқалатын бағыттар үшін:
  k
  k
d
sin 

3,2,
,0
Параллель   жарық   сәулелері   төрт   саңылаудан,   дифракцияланғандағы
ұлы максимумдар жарық екі саңылаудан дифракцияланғандағы орындарда болады, бірақ олардың төрт саңылау алынғандағы интенсивтігі екі саңылау
алынғандағыдан гөрі 4 ece, бір саңылау алынғандарыдан гөрі 16 есе артады.
Егер   когерент   жарықтың   бірінші   шоғы   екінші   шоғын,   үшінші   шоғы
төртінші шоғын әлсірететін болса, онда жолақтар жарық болмайды, олардың
интенсивтігінің минимумының орындары (2) формула бойынша анықталады:
d
sin
 

2
2
3,
5,
2

Дифракциялық   бейнеде   бұлардан   басқа   да   минимумдар   байқалады.
Шынында  егер  бұрышы өзгергенде көгерент жарықтың бірінші шоғы мен
үшінші шоғының жол айырмасы, сондай-ақ екінші және төртінші шоқтардың
сәйкес сәулелерінің де жол айырымдары, жарты толқындар ұзындығына тең
болса,   сонда   бұл   жарық   шоқтары   бір-бірін   әлсіретеді.   Мұнда   байқалатын
дифракциялық минимумдар қосымша минимумдар деп аталады. 10-суретке
қарағанда олардың орындарын мына формула бойынша анықтауға болады:
                                               (3)

 k
sin

1

2
d

мұндағы k = 0,1,2, 3... Сонымен бұл жағдайда қосымша минимумдар байқалу
үшін:

4
d
sin
 
,

4
7
4
5
4
3
4
,
,
,
болулары тиіс. Сөйтіп төрт саңылау алынған жағдайда көршілес екі ұлы максимумның аралығында
үш   қосымша   минимум   болады.   Сонда   екі   қосымша   минимум   пайда   болады.   Егер   решетканың
саңылауларының жалпы саны N болып, олардың әрқайсысының енділігі,   b , аралығы   a   болса,
сонда ол саңылауларға түскен монохромат параллель сәулелер дифракцияланған кезде көршілес
ұлы максимумның аралығында (N 1) қосымша минимум, (N—2) қосымша максимум байқалады.
Ұлы   максимумдар   өте   қылта   болады.   Саңылаудың   саны   көбейген   сайын   ұлы   максимумдардың
интенсивтігі   арта   береді   де   берілген   нүктеде   N   саңылаулардан   өткен   жарық   интенсивтігінің,
шамасы бір саңылаудан өткен жарық шоғы беретін интенсивтік шамасынан N2  есе артық болады,
өйткені барлық саңылаулардан шыққан бір фазадағы тербелістердің қорытқы амплитудасы жеке
тербелістер   амплитудаларының   қосындысына   тең,   ал   жарық   толқыны   интенсивтігі   тербеліс
амплитудасынын квадратына пропорцнонал.
Осы  айтылғандарға сай 11-суретте саңылауларының саны  N=3,4,5,6,10,250
болып   келген   решеткалар   көмегімен   алынған   дифракциялық   бейнелер
(спектрлер)       келтірілген.       Бұған     қарағанда   барлық   суреттегі   ұлы
максимумдар   орындары   (
)   бірдей,   бірақ   саңылаудың   саны
көбейген   сайын   ол   максимумдар   тарылады,   олардың   аралығындағы   бәсең
қосымша   максимумдар   көбейеді,   саңылаудың   саны   250-ге   теңелгенде
қосымша максимумдар болымсыз бәсең болады, бұл максимумдар күшейеді.
Сөйте келе ұлы максимумдар сызық түрінде көрінеді.
Сөйтіп саңылауы өте көп дифракциялық решеткаға монохромат жарық
шоғы  түскенде   жинағыш  линзаның   ұлы  фокус   жазықтығында   apaлықтары
кара қоңыр өте енсіз бір түсті жолақтар, іс жүзінде сызықтар, байқалады. Егер
дифракциялық   решеткаға   ақ   жарық   параллель   шоғы   түсірілсе   (13-сурет),
онда байқалатын дифракциялық жолақтар бір түсті болмайды, бірақ олардың
opталық     жолағы      ақ  болады, өйткені  дифракция  бұрышы  =0 болған
жағдайда     толқын   ұзындығының   кез-келген   мәні   үшін   dsin=0     болып,
толқынының ұзындығы әр түрлі сәулелер бір-бірін күшейтеді. Сол орталық ақ
жолақтың оң және сол жағында түрлі түсті жолақтар болады. Өйткені (1)
формулаға сәйкес толқыны ұзын сәулелер көбірек, толқыны қысқа    сәулелер
азырақ     бұрылады,   яғни күрделі жарық     толқын ұзындықтарына     қарай
жіктеледі, басқаша айтқанда дифракциялық спектрлер  пайда  болады. Осы
дифракциялық   спектрлер   орталық   ақ   жолақтың   екі   жағына   симметриялы
түрде орналасады, сонда әрбір спектрдің күлгін түсті шеті орталық жолақ
3,2,1 k жақта болады.
11-сурет.   Решеткалар   көмегімен   алынған   дифракциялық   бейне   түрінің
саңылау санына байланыстылығы.
(20.1)   формуладағы   K   санының   мәніне   қарай   ол   спектрлер   де   бірінші
1 ), екінші орындағы спектр (К= 2), үшінші орындағы
орындағы спектр (К
спектр (К= 3) деп аталады.
13-суретте   дифракциялық   спектрлердің   орындары,   схема   түрінде
көрсетілген.   Мұнда   О—орталық   спектрді   көрсетеді,   бірінші,   екінші,   үшінші
орындағы спектрлер I, II, III цифрларымен белгіленген. Бұл суретке қарағанда
екінші және үшінші орындардағы спектрлер аздап бір-бірін бүркеп тұр. Мұның
себебін (1) формулаға сүйеніп түсінуі қиын емес.

Дифракциялық решеткалар жазық металл айнадан да жасалады. Мұнда
да бөлгіш машина көмегімен айнаның бетіне арақашықтықтары бірдей, өзара
параллель штрихтар сызылады. Оған і бұрыш жасай түскен жарық шоғы ол
штрихтар аралығындағы айна бөліктерінен бір    бұрышымен анықталатын
бағытта шағылады (12-сурет).

12-сурет. Шағылу решеткасының схемасы.
Сол   шағылған   жарық   шоқтары   жолындағы   линзаның   ұлы   фокус
жазықтығында   қосылады   да   дифракциялық   спектр   түзіледі.   Мұндай
решеткалар жазық шағылу решеткалары деп аталады. Шағылу решеткалары
ойыс айнадан да жасалады.
Дифракциялық   решеткалар   күрделі   жарық   кұрамын   зерттеу   үшін
пайдаланылатын   приборлардың   негізгі   бөлімі   болып   табылады.   Ондай
приборлар решеткалы спектрлік приборлар деп аталады.

file_name: Силлабус ОПТИКА Каз.doc

intro:
«Оптика» оқу курсы  силлабусының құрылымы

Түсіндірме хат
Курстың күнтізбелік – тақырыптық жоспары
Дәріс курсынын мазмұны
СӨЖ бойынша тақырыптық жоспар және оны орындау мерзімі
ОСӨЖ бойынша тақырыптық жоспар және оны орындау мерзімі
Емтиханға дайындалуға арналған сұрақтар
Әдебиеттер тізімі
Негізгі
Қосымша
Тәлімгерлері үшін бақылау жұмыстары
Тәлімгерлердің рейтингін қою шкаласы
Тәлімгерлердің дағдыларын, білімін бағалаудың жалпы шкаласыОПТИКА НЕГІЗДЕРІ

title: ОПТИКА НЕГІЗДЕРІ