Optika

Həndəsi optika İşıq elektromaqnit dalğasıdır. Lakin işığın dalğa uzunluğu maneələrin ölçülərindən xeyli kiçikdirsə, işıq hadisələrini həndəsi optikanın üsulları ilə təsvir etmək mümkündür. Həndəsi optikada əsas anlayış işıq şüası anlayışıdır. İşıq enerjisinin yayılma istiqamətini göstərən xətlərə işıq şüaları deyilir. Həndəsi optikanın üç əsas qanunu vardır: bircins mühitdə işığın düz xətt boyunca yayılması qanunu, işığın qaytma və sınma qanunları.

Bircins mühitdə işıq düz xətt boyunca yayılır. Kölgənin əmələ gəlməsi işığın düz xətt boyunca yayılması ilə izah olunur. İki mühitin sərhədində isə şüa öz istiqamətini dəyişir. İşığın bir hissəsi birinci mühitə qayıdır. Buhadisə işığın qayıtması adlanır. Eyni zamanda işıq qismən ikinci mühitə keçir və bu zaman yayılma istiqamətini dəyişir. Bu, işığın sınma hadisəsi adlanır. İki mühiti bir- birindən ayaıran səthə SA şüası düşür. Qaytarıcı səthə A nöqtəsində AN

perpendikulyarını qaldıraq. qayıdan, isə sınan şüadır. Düşən şüa ilə qaytarıcı səthə qaldırılan AN perpendikulyarı arasındakı bucağına düşmə bucağı deyilir. Qaytarıcı səthin normalı ilə qayıdan şüa arasındakı bucağına qayıtma bucağı deyilir. Sınan şüa ilə mühitlərin ayrılma səthinə çəkilən perpendikulyar arasında qalan bucağısınma bucağı deyilir. İşığın qayıtma qanunu. Düşən şüa, qayıdan şüa və şüanın düşmə nöqtəsindən iki mühiti ayıran sərhədə qaldırılan perpendikulyar bir müstəvidə yerləşir. Qayıtma bucağı düşmə bucağına bərabərdir, . İşığın sınma qanunu. Düşən şüa, sınan şüa və düşmə nöqtəsindən iki mühiti ayıran sərhəddə çəkilmiş perpendikulyar bir müstəvi üzərində yerləşir. Düşmə bucağının sinusunun sınma bucağının sinusuna olan nisbəti verilmiş iki mühit üçün sabit kəmiyyətdir: burada ikinci mühitin birinci mühitə nisbətən sındırma əmsalı adlanır. İki cür sındırma əmsalı vardır: mütləq və nisbi sındırma əmsalları. Mühitin vakuuma nəzərən sındırma əmsalına həmin mühitin

mütləq sındırma əmsalı deyilir. Nisbi sındırma əmsalı ikinci mühitin mütləq sındırma əmsalı - nin birinci mühitin mütləq sındırma əmsalı - ə olan nisbətinə bərabərdir: Onda sınma qanununun ifadəsi aşağıdakı kimi olar: Mühitin mütləq sındırma əmsalının fiziki mənası işığın vakuumda yayılma sürətinin verilmiş mühitdə yayılma sürətindən neçə dəfə çox olduğunu göstərir, yəni Beləliklə, nisbi sındırma əmsalı birinci və ikinci mühitlərdə işığın yayılma nisbətini göstərir: . Mütləq sındırma əmsalı böyük olan mühitlərə optik sıx mühitlər deyilir. Şüa optik sıx mühitdən optik seyrək mühitə keçdikdə (n1>n2) tam daxili qayıtma hadisəsi müşahidə oluna bilər, yəni işığın

hamısı iki mühiti ayıran sərhəddən birinci mühitə qayıdır, başqa sözlə sınan şüa olmur. Tam daxili qayıtma verən düşmə bucağının ən kiçik qiymətinə tam qayıtmanın limit bucağı deyilir və düsturu ilə hesablanır. Əgər ikinci mühit havadırsa, onda

və

olar. Mütləq güzgüdə cismin xəyalı mövhumi, özü boyda və güzgüyə nəzərən simmetrik alınır. Sferik səthlərlə hüdudlanmış şəffaf cisimlərə linzalar deyilir. Toplayıcı və səpici olmaqla iki cür linzalar vardır. Toplayıcı linzanın baş optik oxuna paralel düşən şüaların linzada sındıqdan sonra baş optik oxla kəsişdiyi nöqtəyə linzanın baş fokus nöqtəsi deyilir. Fokus nöqtəsi ilə linza arasındakı məsafə fokus məsafəsi adlanır. fokus məsafəsinin BS-də vahidi -dir.

Nöqtənin linzada xəyalını qurmaq üçün aşağıdakı şüalardan istifadə olunur: 1. Optik mərkəzdən keçən şüa istiqamətini dəyişmədən düz keçir. 2.

Baş optik oxa paralel olaraq linzaya düşən şüa sınandan sonra fokus nöqtəsindən keçir.

Cismdən linzaya qədər məsafəyə cisim məsafəsi , xəyaldan linzaya qədər olan məsafəyə isə xəyal məsafəsi deyilir. Linzanın fokus məsafəsini cisim məsafəsi və xəyal məsafəsi ilə əlaqələndirən düsturu toplayıcı nazik linzanın düsturudur. Toplayıcı linzada xəyalın qurulmasının müxtəlif halları: 1. Cisim linzada sonsuz uzaq məsafədə yerlşəşir, . Onda xəyal baş fokusda nöqtə şəkilində alınır: 2. Cisim ikiqat fokusun arxasında yerləşir, . Xəyal baş fokusla ikiqat fokus arasında həqiqi, tərsinə çevrilmiş və kiçildilmiş alınır .

3. Cisim ikiqat fokusda yerləşir . Bu halda xəyal ikiqat fokusda, cisim özü boyda, həqiqi və tərsinə alınır .

4. Cisim baş fokusla ikiqat fokus arasında yerləşir, . Xəyal həqiqi, böyüdülmüş və ikiqat fokusun arxasında alınır .

5.

Cisim baş fokus nöqtəsində yerləşir . Onda , cisimdən gələn şüalar linzada sınandan sonra bir-birinə paralel olur, yəni xəyalı qurmaq mümükün deyildir.

6. Cisim baş fokus nöqtəsilə linza arasında yerləşir. Bu halda cismin xəyalı mövhumi, düzünə və böyüdülmüş alınır.

Qeyd etmək lazımdır ki, xəyal həqiqi olduqda -in işarəsi müsbət, mövhumi olduqda isə mənfi göturulməlidir. Xəyal mövhumi olduqda linza düsturu . Səpici linza halında və alınan xəyal həmişə mövhumi olduğundan linza düsturunu aşağıdakı kimi yaza bilərik: . Səpici linzada cisim xəyalı məsafəsindən asılı olmayaraq mövhumi, düzünə və kiçildilmiş alınır. Xəyalın xətti ölçülərinin cismin xətti ölçülərinə olan nisbətinə linzanın böyütməsi deyilir:

, burada -cismin hündürlüyü, - isə xəyalın hündürlüyüdür. Linzanın böyütməsi həmçinin xəyal məsafəsinin cisim məsafəsinə olan nisbətinə bərabərdir: . - nin vahidi yoxdur. Fokus məsafəsinin tərs qiymətinə linzanın optik qüvvəsi deyilir: . BS-də linzanın optik qüvvəsi dioptriyalarla ( ) ölçülür. Fokus məsafəsi 1 m olan linzanın optik qüvvəsinə 1 dioptriya deyilir: . Toplayıcı linzada , səpicidə isə - dır. Lupa fokus məsafəsi olan toplayıcı linzadır, gözlə çətin seçilən kiçik cisimlərin böyüdülmüş mövhumi xəyalını almaqdan ötrü istifadə olunur. Cismi məsafəsində fokusa yaxın yerləşdirirlər. Eynəkdən gözün nöqsanlarını aradan qaldırmaq üçün istifadə edirlər. Yaxıngörməni səpici linzalı eynək, uzaqgörməni isə toplayıcı linzalı eynək taxmaqla aradan qaldırırlar. Fotoaparat - cisimlərin keçildilmiş həqiqi xəyalını almaq üçündür. Cisim

məsafəsində yerləşdirilir. Cisimlərin ekranda böyüdülmüş həqiqi xəyalını proeksiya aparatı ilə alırlar və o məsafəsində yerləşdirilir. 2. Dalğa optikası Sındırma əmsalının işığın tezliyindən (dalğa uzunluğundan) asılı olması dispersiya hadisəsi adlanır. İlk dəfə bu hadisəni Nyuton müşahidə etmişdir. Şüşə prizmanın üzərinə nazik ağ işıq dəstəsini salmışdır. Ekranda yeddi: qırmızı, narıncı, sarı, yaşıl, mavi, göy, bənövşəyi rənqdən ibarət əlvan zolaq əmələ gəlir, bu zolaq spektr adlanır. Ağ işıq mürəkkəb işıqdır, onun tərkibinə müxtəlif dalğa uzunluqlu yeddi rəng vardır. Qırmızı işığın dalğa uzunluğu ən böyükdür, sındırma əmsalı isə ən kiçiklir. Bənövşəyi şüaların isə dalğa uzunluğu ən kiçik, sındırma əmsalı isə ən böyükdür. İşıq dalğasının vakuumda yayılma sürəti ,

burada

- vakuumda işığın

dalğa uzunluğudur, - işığın tezliyidir. Mühitə keçdikdə dalğa uzunluğu ilə işığın sürəti dəyişir: . İşığın mühitdə dalğa uzunluğu vakuumdakı dalğa uzunluğundan

dəfə kiçikdir:

. Eyni dalğa uzunluğuna (dalğa tezliyinə) və sabit fazalar fərqinə malik olan işıq dalğaları koherent dalğalar adlanır.

Koherent dalğaların görüşərkən bir-birini gücləndirməsi və ya zəiflətməsi hadisəsinə dalğaların interferensiyası deyilir. Koherent dalğalar o zaman bir-birini gücləndirir ki, dalğaların yollar fərqi dalğa uzunluğunun tam mislinə bərabər olsun:

Koherent dalğalar o zaman bir-birini zəiflədir ki, yollar fərqi yarımdalğa uzunluğunun tək mislinə bərabər olsun:

İşıq dalğalarının dar yarıqdan keçərkən düz xətt üzrə yayılması qanunundan kənara çıxması və ya maneələri dəf edib keçməsi hadisəsinə işiğın difraksiyası deyilir. Difraksiya qəfəsi bir-birindən bərabər məsafələrdə yerləşmiş və aralarında qeyrişəffaf zolaqlar olan külli miqdarda eyni ölçülü dar yarıqlar çoxluğundan ibarətdir. Qəfəsin köməyi ilə alınan spektrin difraksiya maksimumlarının istiqamətini təyin edən bucağının qiymətləri bərabərliyindən təyin olunur. Difraksiya qəfəsi ağ işığı spektrə ayırır, çünki maksimumların yerini təyin edən bucağı dalğa

uzunluğundan asılıdır. böyük olduqca, həmin dalğa uzunluğuna uyğun olan maksimum, mərkəzi maksimumdan daha uzaq məsafədə yerləşir. İnterferensiya və difraksiya hadisələri işığın dalğa təbiətli olduğunu göstərir. İşıq dalğaları elektromaqnit dalğaları eninə dalğalardır. Turmalin kristalı ilə aparılan təcrübələr bunu təstiq etmişdir. Turmalin kristalından keçən işıq dalğası polyarlaşmış işıqdır, yəni dalğanın intensivlik vektorunun rəqsləri müəyyən bir istiqamətdə baş verir. İşıq dəstəsini iki turmalin kristalından keçməsinə baxaq. Kristalın oxları paralel olduqda sistemdən işıq keçir, lakin kristalın oxları bir-birinə perpendikulyar olduqda isə işıq heç keçmir. Elektromaqnit dalğalarının tezliyinə (dalğa uzunluğuna) görə fərqlənən altı növü vardır: radiodalğalar, infraqırmızı şüalar, gözlə görünən şüalar, ultrabənövşəyi şüalar, rentgen şüaları və qamma-şüalar. Radiodalğalar ən böyük (ən kiçik), qamma şüaları isə ən kiçik (ən böyük) dalğa uzunluğuna (tezliyinə) malik olan dalğalardır. Bütün növ dalğalar üçün interferensiya, difraksiya və polyarizasiya hadisələri xarakterikdir. Onların yaranma mexanizmi demək olar ki, eynidir. Bütün

bunlar təcillə hərəkət edən yüklü zərrəciklər tərəfindən buraxılan elektromaqnit dalğalarıdır. <>Rentgen şüaları rentgen borularında alınır. Katodun buraxdığı elektronlar anod gərginliyinin yaratdığı elektrik sahəsində sürətləndirilir. Elektronlar anoda dəyərək tormozlanır, təcil alır və rentgen şüalanması yaranır.