Линза. 2

                                                        Линза

Линза деп–екі сфералық бетпен шектелген, мөлдір заттан тұратын оптикалық аспапты айтамыз. Олар шашыратқыш және жинағыш болып екіге бөлінеді. Біріншілері өзі арқылы өткен жарықты шашыратады, ал екіншілері оларды бір нүктеге жинайды. Жинағыш линзаның ортасы шетіне қарағанда қалың, ал шашыратқыш линзалардың, керісінше, шеті қалың, ортасы жұқа болып келеді. Линзаның дәл ортасы линзаның оптикалық центрі саналады. Линзаның жасайтын сфералық беттердің қисықтық центрлері арқылы өтетін түзуді линзаның бас оптикалық осі деп атайды. Оптикалық ось арқылы өтетін сәулелер сынбайды, яғни таралу бағытын өзгертпейді.

Жұқа линзалардан кескін алу кезінде

олардың мынадай қасиеттері ескеріледі:

• бас оптикалық оське параллель сәулелер
• сынғаннан кейін линзаның бас фокусы арқылы өтеді (a сәуле);
• линзаның оптикалық центрі арқылы
• өтетін сәулелер сынбайды (b сәуле);
• қосалқы оптикалық оське параллель сәулелер сынғаннан кейін осы осьтің бойында жатқан қосалқы фокус арқылы өтеді (c сәуле).

     Егер линзаның қалыңдығы сфералық беттердің қисықтық радиусымен шамалас болса, онда оны қалың линза, ал әлдеқайда кіші болса, жұқа линза дейді.

    Линза беттерінің түріне қарай линзалар: дөңес (жазық дөңес, екіжақты дөңес, ойыс-дөңес) және ойыс (жазық ойыс, екіжақты ойыс, дөңес-ойыс) болып бөлінеді. Егер нәрсе линза мен оның фокуксы арасында орналасқан болса, оның кескіні жорамал, тура және үлкейген болады. Нақты, кері және үлкейген кескін нәрсе фокустық және қос фокустық қашықтық арасында орналасқан кезде алынады. Нәрсе линзадан қос фокустық қашықтыққа алыстатылған кезде, оның кескіні нақты, кері және кішірейген болады.

Линзаның фокустық жазықтығы деп–линзаның бас фокусы арқылы линзаның бас осіне перпендикуляр жүргізілген жазықтықты айтады. Линзада фокустық жазықтық екеу, ал қосымша фокустар саны шексіз.

Тұрмыста негізінен жұқа линзалар қолданылады. Ыңғайлы болу үшін жинағыш линзаны «↕» белгісімен, ал шашыратқыш жұқа линзаны «⤓» белгісімен белгілейді.

Бұл формула жұқа линзаның формуласы деп аталады.                 

Жинаушы шыны линза бас  оптикалық оське параллель өтетін жарық шоғын бір жерге жинайтын нүкте-линзаның бас фокусы (тоғысы) F деп аталады.  

Линзаның сызықтық ұлғайтуы деп-кескіннің сызықтық шамасының нәрсенің сызықтық шаммасына қатынасымен анықталатын физикалық шаманы айтады. Шашыратқыш линзадағы нәрсенің кескінін тұрғызсақ, ол әрқашан кішірейген және тура (төңкерілмеген) жорамал кескін болады. Ал жинағыш линза заттың

қай жерде орналасқанына  байланысты нақты, жорамал, үлкейген, кішірейген кескіндер бере алады.

Линза заттың немесе нүктенің шын және жалған кескінін береді. Егер кескін линзадан сынған сәулелердің қиылысуынан алынса, ол шын болады, егер кескін сәулелердің кері бағытындағы жалғастарының қиылысуынан алынса, жалған болады. Шын кескіндерді экранға спектрлеуге болады, ол жалған кескінді болмайды. Линза тура, кері, үлкейтілген, кішрейтілген кескін береді. Тура кескін ориентациясы кеңістікте сақталатын кескін. Кері-кескін ориентациясы қарама-қарсыға  өзгереді.

Үлкейтілген кескін- қарастырылып жатқан объектінің өлшеміне қарасты кескіннің сызықтық өлшемінің үлкен болуы. Кішірейтілген кескін – кескін объектіге қарағанда кіші болады.

       Линзалардың негізгі кемшіліктері:

1) сфералық аберрация (лат.aberratio-ауытқу)–жалпақ параллель сәулелер шоғын қолданғанда линзада бір фокустың орнына бірнеше фокустың пайда болуы. Сфералық аберрацияны жою үшін арнайы линзалар, диафрагмалар және линзалар жүйесі қолданылады.

2)  хроматтық аберрация–линзалар жарық сәулелерін фокусқа жинағанда түске боялған дақтардың пайда болуы. Хроматтық аберрацияны арнайы линзалар жүйесіның (ахроматтар мен анахроматтар) көмегімен жояды. Хроматикалық аберрацияның пайда болуы сыну көрсеткіші әр түрлі мөлдір екі ортаның шекарасынан ақ жарықтын сәулесі өткен кезде сынып қана қоймай спектрлерге шашырауымен түсіндіріледі. Ақ сәуленің спектрлерге бөлінуі сыну көрсеткіші оптикалық шынының физикалық қасиетіне ғана емес, ақ түсті құрайтын түсті сәулелердің толқын ұзындығына да байланысты болады. Сондықтан   формуласына сәйкес әр түрлі толқын ұзындығы бар сәулелер үшін фокустың қашықтық: толқын ұзындығы неғұрлым ұзын болса, соғұрлым аз болады. Оптикалық оське // ақ жарықтың сәулелері (+) линзадан өткен кезде жасыл-көгілдір, сары, қызыл сәулелерге ыдырайды. Түсті сәулелердің фокустық қашықтығы әр түрлі болғандықтан жарқыраған нүктенің кескіні әр түрлі түстерде оптикалық жүйеден әр түрлі қашықтықта орналасады. Нәтижесінде біз контуры боялған  шашырау дағын аламыз.

3) астигматизм–линзаның ұзын және көлденең өлшемдеріне, яғни линзаның қисықтығына тәуелді болатын ақау. Егер дөңгелек линзалар қолдансақ, астигматизм жойылады.

4) дисторсия (лат.distorsio-қисаю)–кескіннің қисаюы.

Бұл қисаю аймағы шегінде линзаның көлденең ұлғаюының бірдей болмауынан туады. Осы жағдайда нәрсе мен оның кескінінің геометриялық ұқсастығы бұзылады.

Линзаның  оптикалық центірінен оның бас фокусына дейінгі қашықтық фокус қашықтығы-F- деп аталады.    

Линзаның сәулені жинау  мен шашырату қабілетін сипаттайтын, F фокустық қашықтығына кері шама–линзаның D оптикалық күші деп аталады: D=1/F

     Оптикалық күш неғұрлым үлкен болса, соғұрлым заттың кескіні жүйеге жақын орналасады және соғұрлым кескін өлшемі басқа тең жағдайларда кішкентай болады. Егер фокустың қашықтығы мм –мен берсек, оптикалық күш мына формуламен анықталады:

,мысалы,f'1=200мм.D=5.

Шашыратқыш линзалардың  фокустық қашықтығы мен оптикалық  күші теріс сандармен өрнектеледі. Оптикалық оське параллель сәуле линзада сынғаннан кейін линзаның F фоккусы арқылы өтеді. Линзаның оптикалық центрі О арқылы өткен сәуле одан сынбай шығады. Линзаның F фокусы арқылы өтетін сәуле сынғаннан кейін оның бас оптикалық осіне параллель жүреді.

Линзалар сәуле сындыруына байланысты оң f>0 және теріс f'<0 болып бөлінеді. Геодезиялық және маркшейдерлік құралдарда жеке линзалармен қатар күрделі оптикалық жүйелердің құрамына кіретін линзалар да қолданылады.

Лупа және ондағы сәуле жолы.

Лупа–шыныдан жасалған қосдөңес, қысқа фокусты жинағыш линза.Ол арқылы кішкентай нәрселердің бөлшектерін көре аламыз. Бұл үшін нәрсені оның линзасы мен фокусының арсына қояды. Сонда нәрсенің кескіні жалған, үлкейген және тура болады. Линза майда бөлшектері жақсы көрінетін нәрсенің үлкейтілген кескінін береді. Фокус аралығы азайған сайын линза көбірек үлкейтеді.Лупа 25 есе үлкейте алады.

Жарық толқындары

Жарық табиғатына көзқарастың дамуы

Жарық табиғатына деген  адамдардың көзқарасы ерте заманнан ақ қалыптаса бастаған. Осыдан екi жарым  мың жыл бұрын Пифагор «әрбiр  зат өзiнен аса ұсақ бөлшектер  шығарады, ол бөлшектер адам көзiне жетiп, адам заттарды көредi» деп  түсiндiрген. Көптеген ғасырлар бойы үстемдiк  құрған осы пiкiрдi И.Ньютон одан әрi дамытты. Ол жарық бөлшектерiн корпускулалар деп атап, бұл бөлшектер инерция заңын қанағаттандырады деп есептедi. Бұлай деу тәжiрибеден байқалатын жарықтың түзу сызық бойымен таралу, шағылу заңдарын түсiндiруге мүмкiндiк беретiн. Одан әрi жарық жөнiнде жаңа тәжiрибелiк деректердiң жинақталу барысында интерференция және дифракция тәрiздi құбылыстар ашылды. Бұл құбылыстарды жарықтың корпускулалық қасиетi арқылы түсiндiру мүмкiн емес едi. Осымен байланысты ХIХ ғасырдың басында Х.Гюйгенс, Ю.Юнг және О.Френель тәрiздi ғалымдардың еңбектерiнде жарықтың толқындық теориясы ұсынылып, қалыптасты. Жарық жөнiндегi көптеген көкейтестi мәселелердiң шешiмi тек Максвелл ойлап тапқан электромагниттiк өрiстiң теориясынан кейiн ғана табылды. Бұл теориядан жарық –толқын ұзындығы белгiлi бiр аралықта жатқан электромагниттiк толқындар екендiгi шығатын. Жарықтың табиғатын түсiнуде оның жылдамдығының шектi екендiгiн анықтаудың маңызы зор болды. Жарық жылдамдығын алғаш рет ХVII ғасырдың аяғында О.Ремер өлшеген болатын. Ремер әдiсi Юпитер планетасының серiгiнiң қозғалысын бақылауға негiзделген.

Жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңы

    Біртекті мөлдір ортада жарық түзу сызықты таралады. Тек ол кішкене саңылаудан өткен, сонымен қатар сәулелер шоғырының алдында аз мөлдір емес кедергі кездескен жағдайда бұл заң орындалмайды. Бұл жағдайларда дифракция құбылысы байқалады. Дифракция  геометриялық оптикада қарастырылмайды.

Жарық шоғының тәуелсіздік заңы

   Күрделі жарықтық ағында жарық шоғырлары бір-бірімен тәуелсіз таралады. Бір нүктеде кездесетін шоғырлар қосылады. Тек интерференция құбылысы кезінде, яғни екі шоғыр ортақ сәуле шығару көзінен шығып, бірдей жол жүріп, белгілі бір нүктеге әр түрлі фазамен келгенде бұл заң орындалмайды.

Жарықтың шағылысу заңы. Жарықтың сыну заңы. Толық шағылу құбылысы

Тығыздығы өзгеретiн ортада тараған  жарық өзiнiң түзусызықты қалыпынан  ауытқып, таралу бағытын өзгертедi. Егер тығыздықтың мәнi екi ортаның  шекарасында күрт өзгеретiн болса, онда бұл жерде жарықтың шағылысу және сыну құбылыстары байқалады. Мұндай орталардағы жарықтың таралу бағытын  әдетте түсу, шағылу және сыну бұрыштары  арқылы анықтайды.

Түсу бұрышы деп–түскен сәуле мен түсу нүктесiне тұрғызылған перпендикулярдың арасындағы α бұрышын айтады. Сәйкес шағылу бұрышы α′ – шағылған сәуле мен осы перпендикулярдың, ал сыну        

 бұрышы β – сынған сәуле мен осы перпендикулярдың арасындағы бұрыштар (6-сурет).

Жарықтың шағылу заңы былай дейдi : Түскен сәуле, шағылған сәуле және түсу нүктесiне тұрғызылған перпендикуляр бiр жазықтықта жатады және түсу бұрышы шағылу бұрышына тең болады, яғни α=α′.

Жарықтың сыну заңын тұжырымдамастан  бұрын ортаның сыну көрсеткiшi ұғымын енгiзелiк. Ортаның абсолют сыну көрсеткiшi–деп жарықтың вакумдағы жылдамдығының оның осы ортадағы жылдамдығына қатынасын айтады, яғни

мұндағы ε және μ – ортаның салыстырмалы диэлектрлiк және магниттiк өтiмдiлiгi. Бұл өрнекте ферромагниттi емес кез-келген орта үшiн μ=1 екенi ескерiлген.

Егер жарықтың сыну құбылысы вакум  мен ортаның шекарасында емес, қандай да бiр екi оптикалық ортаның  шекарасында болса, онда екiншi ортаның  бiрiншi ортаға қатысты салыстырмалы сыну көрсеткiшi n₂₁ деп жарықтың бiрiншi ортадағы жылдамдығының екiншi ортадағы жылдамдығына қатынасына тең мына шаманы айтады:

мұндағы n₁ және n₂ – сәйкес бiрiншi және екiншi орталардың абсолют сыну көрсеткiштерi.

Жарықтың сыну заңы былай дейдi: Түскен сәуле, сынған сәуле және түсу нүктесiне тұрғызылған перпендикуляр бiр жазықтықта жатады және түсу

бұрышының синусының сыну бұрышының синусына қатынасы тұрақты  шама, ол екi ортаның салыстырмалы сыну көрсеткiшiне тең болады, яғни

Ортаның абсолют сыну көрсеткiшi оның оптикалық тығыздығымен байланысты. Оптикалық тығыздықтың мәнi артқан сайын сыну көрсеткiшiнiң мәнi де артады. Егер жарық оптикалық тығыздығы кемдеу ортадан оптикалық тығыздығы артықтау ортаға өтсе, онда n₂>n₁, немесе n₂₁>1. Ал бұдан sin α > sin β екендiгi шығады, яғни түсу бұрышы сыну бұрышынан әрқашанда үлкен.

Ал, керiсiнше, жарық оптикалық тығызырақ ортадан оптикалық тығыздығы кемдеу ортаға өтсе, онда сәйкес sin α < sin β, немесе α < β, яғни сыну бұрышы түсу бұрышынан үлкен. Бұл жағдайда егер түсу бұрышын бiртiндеп арттыра бастасақ, онда сыну бұрышы да арта отырып, α – ның қандай да бiр α шек –ге тең мәнiнде ол 90⁰-қа тең болады. Ал ендi α-ның мәнiн одан да әрi арттыратын болсақ, онда сынған сәуле екiншi ортаға өтпей сол бiрiншi ортада қалып қояды. Осы құбылысты толық iшкi шағылу құбылысы деп атайды. Шағылу және сыну заңдарының ерекшелiктерiн мына жерден көруге болады.

Жарық дисперсиясы. Дисперсия құбылысын бақылау

Ақ жарық шыны призмадан өткен кезде бiрнеше түске жiктелетiнiн алғаш рет И.Ньютон бақылап, зерттеген болатын. Мұндай монохроматты ( бiр түстi, мысалы, қызыл, көк, күлгiн т.с.с. ) жарық одан әрi басқа түстерге жiктелмейдi. Ал ендi осылай ақ жарықтың монохроматты жарықтарға жiктелуiнiң себебi неде? Ол мынада. Жарық дегенiмiз – электромагниттiк толқындар. Әр түрлi түстегi жарықтар бiр-бiрiнен толқын ұзындығының, немесе онымен байланысты жиiлiгiнiң әр түрлi болуымен өзгешеленедi. Ал жарықтың шыны призмадан өткенде әртүрлi түске жiктелуiнiң себебi қандай да бiр ортадағы жарық жылдамдығының         ( немесе онымен байланысқан сыну көрсеткiшiнiң ) жарық жиiлiгiнен тәуелдiлiгiмен байланысты. Сыну көрсеткiшiнiң жарық жиiлiгiнен осындай тәуелдiлiгiн дисперсия құбылысы деп атайды (7 - сурет). Бұл құбылысты түсiндiруге Максвелльдiң электромагниттiк теориясын қолдану оң нәтиже бермедi.

Себебi бұл жердегi мәселе тек электромагниттiк толқынның қасиетiнде ғана емес, сонымен қатар ол толқындардың затпен әсерлесу сипатымен де байланысты болатын.

Дисперсия құбылысын ХIХ ғасырдың аяғында қалыптасқан Г.Лоренцтiң классикалық электрондық теориясы ғана түсiндiрiп бере алды. Бұл теорияның түсiндiруi бойынша жарықтың дисперсиясы зат атомдарындағы электрондардың электромагниттiк өрiспен әсерлесуiнiң нәтижесiнде туындылайтын ерiксiз тербелiсiнiң нәтижесi болып табылады.

Осы теорияның негiзiнде табылған дисперсия заңы (сыну көрсеткiшiнiң  жиiлiктен тәуелдiлiгi) мынадай:

мұндағы N – молекулалар концентрациясы, e – элементар заряд, m – электронның  массасы, ε₀ – электр тұрақтысы, ω₀ – электронның өзiндiк жиiлiгi, ω – сыртқы электромагниттiк өрiстiң жиiлiгi. Бұл тәуелдiлiктiң сызбасы 8 – суретте келтiрiлген. Мұндағы үзiк сызық осы өрнекпен есептелген дисперсияның теориялық тәуелдiлiгiне, ал тұтас сызық тәжiрибенiң нәтижесiне сәйкес келедi. Бұл суреттегi жиiлiк артқан кездегi сыну көрсеткiшi де артатын, өзiндiк жиiлiктiң мәнiнен тысқары жатқан ab және cd аймағы дұрыс дисперсия деп аталады. Ал өзiндiк жиiлiктiң маңында жатқан bc аймағында, керiсiнше, жиiлiк артқан кезде сыну көрсеткiшi кемидi. Бұл аномальдi дисперсия аймағы. Тәжiрибе бұл аймақта жарық затқа қатты жұтылатындығын көрсетедi. Бұл оның резонансты құбылыстармен терең байланыста екендiгiнiң дәлелi.

Жарық  интерференциясы. Жұқа қабыршықтағы жарық интерференциясы. Интерференцияның техникада қолданылуы

Жарық бiр мезгiлде бiр емес бiрнеше  көзден тарауы мүмкiн. Осылай әртүрлi жарық  көзiнен шыққан толқындар бiр-бiрiмен  қабаттасқан кезде қандай құбылыс  байқалатынын қарастыралық. Кеңiстiктiң  берiлген нүктесiне бiр мезгiлде екi жарық көзiнен шыққан толқындар  келiп жетсiн делiк. Толқын теңдеулерi :

E_1y=E_mcos (ω - k₁ r₁ + φ₁)

E_2y=E_mcos (ω - k₂ r₂ + φ₂)

Мұндағы k₁ = 2πn₁/ λ және k₂ = 2πn₂/λ сәйкес толқындық сандар, ал n₁ және n₂ жарық тарап жатқан орталардың сыну көрсеткiштерi. Бұл жерде есептеулердi жеңiлдету үшiн тербелiс амплитудаларын және жиiлiктерiн бiрдей етiп алдық. Ендi кеңiстiктiң берiлген нүктесiнде осы екi толқынның қабаттасуынан пайда болған қортқы тербелiстi табалық. Ол үшiн элементер математика курсынан белгiлi тригонометриялық өрнектердi пайдалана отырып, мынаны аламыз:

Мұндағы

қортқы тербелiстiң амплитудасы, ал

бастапқы фазасы. Амплитуданың өрнегiндегi Δ=n₂r₂ - n₁r₁ шамасын оптикалық жол айырымы деп атайды. Егер екi толқын да бiр оптикалық ортада тараса, онда n₁=n₂, ал одан Δ=|r₂ - r₁|, яғни оптикалық жол айырымы геометриялық жол айырымына тең.

Жарықтың берiлген нүктедегi интенсивтiлiгi осы нүктедегi тербелiс амплитудасының квадратына пропорционал екендiгi белгiлi, яғни

Бұл өрнектен қортқы интенсивтiлiктiң  толқындардың Δ жол айырымына және δ=φ₁ - φ₂ фазалар айырымына тәуелдi екенi көрiнiп тұр. Бiр-бiрiнен тәуелсiз жарық шығарып тұрған көздер үшiн δ фазалар айырымы кездейсоқ түрде өзгередi. Ал аргументi кездейсоқ өзгерген косинустың квадратының орташа мәнiнiң 1/2 ге тең екенiн ескерсек, онда бұл жағдайдағы жарық интенсивтiлiгi үшiн

өрнегiн аламыз. Яғни, берiлген нүктедегi интенсивтiлiк әрбiр жеке көздерден түскен жарықтың интенсивтiлiктерiнiң қарапайым қосындысына тең.

Ендi екi жарық көзiнен шыққан толқындардың фазалар айырымы тұрақты болып қалсын делiк, яғни δ=φ₁-φ₂=const. Мұндай фазалар айырымы уақытқа қатысты өзгермейтiн жарық көздерiн когеренттi жарық көздерi деп атайды Онда, жоғарыдағы жарық интенсивтiлiгiнiң берiлген нүктедегi мәнi тек Δ жол айырымы арқылы ғана анықталады.. Дербес жағдайда δ=φ₁-φ₂=0 деп алсақ, өрнегiнен берiлген нүктедегi жарық интенсивтiлiгiнiң мәнiнiң   болғанда максимальдi, ал болғанда минимальдi екенi көрiнiп тұр.

Ал бұл шарттардан жол айырымына қатысты мына шарттар шығады: Δ=mλ болғанда интенсивтiлiк максимальдi, ал Δ=(2m+1)·λ/2 болғанда интенсивтiлiк минимальдi. Және де ең маңыздысы бұл интенсивтiлiктiң мәндерi уақытпен байланысты өзгермейдi, яғни тұрақты интерференциялық сурет аламыз.

Мiне, осылай когеренттi толқындардың қабаттасуының салдарынан кеңiстiктiң әрбiр нүктесiнде жарық интенсивтiлiгiнiң күшейiп, не бәсеңсуiнiң уақыт бойынша өзгермейтiн орнықты бейнесiн алу жарық интерференциясы деп аталады.

Жоғарыда анықтағанымыздай орнықты интерференциялық суреттi алудың негiзгi шарты жарық көздерiнiң когеренттi болуы. Алайда, жарықтың шығуы жекелеген атомдарда өтетiн процесстермен байланысты болғандықтан, табиғи жарық көздерi бiр-бiрiне ешқашанда когеренттi болмайды. Сондықтан, әдетте интерференциялық суреттi бiр жарық көзiнен шыққан толқындарды екiге жiктеп, қайтадан қабаттастыра отырып алады.

Оның мысалдары Френельдiң қос призмасы (9- сурет), Ньютон сақиналары (10 - сурет) және жұқа қабыршықтағы интерференция (11-сурет). Жұқа қабыршықтағы интерференцияны бiз сабын көпiршiктерiнiң немесе асфальттағы шалшық бетiне тамған майда түрлi-түстi болып құбылып тұратын дақ түрiнде байқаймыз. Мұның

себебi қабыршыққа түскен жарық оның жоғарғы және

төменгi беттерiнен шағыла отырып, бiр-бiрiмен қабаттасып интерференцияланады.

Интерференция құбылысы әртүрлi зерттеу  жұмыстарында өте дәл өлшеулер жүргiзуге мүмкiндiктер бередi. Себебi, мұндай өлшеулер

кезiнде жарықтың толқын ұзындығымен  шамалас болатын өте аз өзгерiстiң  өзi

интерференциялық суретте өлшеуге  болатын елеулi ығысуларға алып келедi. Интерференция құбылысын пайдалана  отырып өлшеулер жүргiзуге арналған құралдарды интерферометрлер деп атайды. Алғашқы  жасалған мұндай құралдардың бiрi Майкельсон интерферометрi. 1887 жылы А.Майкельсон және Э.Морли осы құралдың көмегiмен "жарықтың жылдамдығына Жер қозғалысының әсерi бола ма?" деген сұраққа жауап iздеген әйгiлi тәжiрибесiн жасады. Эйнштейннiң  салыстырмалы теориясын жасауда  бұл тәжiрибенiң шешушi роль атқарғаны  ғылым тарихынан белгiлi.                                 

Интерференция құбылысы сонымен қатар  әртүрлi беттердiң өңделу сапасын  тексеруге, оптикалық құралдарда жарықтың әртүрлi линзалардың бетiнен шағылып, бейненiң сапасының төмендеуiн болдырмауға т.с.с. қолданылады.

Жарық дифракциясы. Дифракциялық тор

Жарық дифракциясы деп жарық толқындарының өзiнiң алдында кездескен кедергiлердi орап өту қабiлетiн айтады. Дифракция құбылысы жарықтың толқындық қасиетiнiң айқын дәлелi болып табылады. Бұл құбылыс геометриялық оптика заңдылықтарының қай кезде бұзылатындығына нұсқайды.

Дифракцияның сандық теориясы, яғни бұл құбылыстың әсерiнен экрандағы  жарық интенсивтiлiгiнiң өзгерiп  таралуын түсiндiру Гюйгенс-Френель  принципiне негiзделген.

Бұл принцип былай дейдi :

1. Жарық толқындары келiп  жеткен беттiң әрбiр нүктесi өз  кезегiнде жаңа толқын көздерi болып табылады 

2. Бұл жаңа толқын көздерi бiр-бiрiне  когеренттi. Ал кеңiстiктiң кез-келген  нүктесiндегi жарықтың интенсивтiлiгi  осы когеренттi жаңа көздерден 

тараған толқындардың интерференциясының салдары болып табылады.

Гюйгенс-Френель принципi дифракциялық бейнелермен қатар жарықтың түзу сызық бойымен таралу себебiн де түсiндiредi.

Жарық дифракциясының бiр жарқын мысалы оның тар жолақ саңлау арқылы өткен кездегi дифракциясы. Бiрақ, бұл жағдайдағы дифракциялық суреттiң солғындау болуы оны нақтылы мақсаттарда қолдануда қиындықтар туғызады. Мұндай кемшiлiктер дифракциялық тор деп аталатын қондырғыда жоқ.

Дифракциялық тор деп бiр-бiрiне жақын, әрi параллель орналасқан тар жолақ саңлаулар жүйесiнен тұратын спектральдық құралды айтады (12 – сурет ). Мұндағы a - күңгiрт жолақтың енi, b – саңлаудың енi, ал d=a+b – дифракциялық тордың тұрақтысы деп аталады.

Қазiргi кезде қолданылатын дифракциялық торлардың бiр миллиметрiне 2000–ға дейiн саңлаулар салынады. Гюйгенс-Френель принципiне сәйкес мұндай әрбiр саңлау өз кезегiнде жаңа когеренттi толқын көздерi болып табылады да бұл көзден туындылаған толқындар бiр-бiрiмен

интерференцияланады. Егер дифракциялық торға перпендикуляр бағытта  параллель жарық сәулелерi түсетiн  болса, онда линзаның фокальдық жазықтығында орналасқан экранда қандай да бiр φ бұрышымен дифракциялық максимумдар байқалады. 13-суреттен көрiнiп тұрғанындай бұл максимумдар мынадай шарттарды қанағаттандырады.

d sinφ = n λ

мұндағы n=0, 1, 2, … - бас максимумдар  ретi деп аталады.

Дифракциялық торлар жарықты спектрлерге  жiктеу үшiн, сонымен қатар жарықтың белгiсiз толқын ұзындығын анықтау  үшiн де қолдаылады.

Нақтылы зерттеулерде бiр өлшемдi торлармен  қатар екi өлшемдi торлар да жиi қолданылады. Екi өлшемдi торлар деп жолақтарын бiр-бiрiне перпендикуляр орналастырып, беттестiрген екi жәй тордан тұратын жүйенi айтады. Мұндай жүйеден өткен жарық (14 – суреттегiдей) болып дифракцияланады.

Электромагниттiк сәуле шығарудың  шкаласы. Осы сәулелердiң қасиеттерi және оны пайдалану                  

 Қоршаған орта жөнiндегi бiлiмiмiздiң тереңдеуiнiң барысында алғашқы кезде бiр-бiрiнен тәуелсiз болып көрiнген көптеген құбылыстардың арасында терең байланыс бар екенi белгiлi болды. Бұл күнде бұл физикалық нысандардың бәрiнiң табиғатының бiр - олардың бәрiнiң электромагниттiк толқын екенi, олардың бiр-бiрiнен тек толқын ұзындығының мәнiмен ғана ажыратылатыны белгiлi.

ХIХ ғасырдағы ғылымның даму барысында  қысқа электромагниттiк толқындар  аймағын зерттеу одан әрi жүргiзiлдi. Осындай зерттеулердiң нәтижесiнде 1895 жылы В.Рентген толқын ұзындығы ультракүлгiн  сәулелердiң толқын ұзындығынан  да кем сәулелердi байқады. Бұл сәулелер вакуум түтiгiнiң iшiндегi анодты катодтан ұшып шыққан аса шапшаң (энергиясы  ондаған мың электронвольт) электрондармен атқылаған кезде туындылайды. Алғашқы  кезде Х-сәулелер деп аталған  бұл сәулелердiң толқын ұзындығы 5·10^-8 - 8·10^-12 м аралығында жатыр. Рентген сәулелерi көзге көрiнбейдi. Ол заттардың қалың қабаты арқылы аса көп жұтылмай-ақ өтiп кете бередi. Оның осы қасиетiн әртүрлi заттардың iшкi құрылысын зерттеуде (рентгеноструктурный анализ), әсiресе медицинада (рентгенография) табыспен қолданады.

    Электромагниттiк толқындардың iшiндегi толқын ұзындығы ең аз  болатын сәулелер гамма-сәулелер. Олардың толқын ұзындығы шамамен  5·10^-11 м-ден кем. Бұл сәулелер атом ядросында өтетiн құбылыстармен, радиоакитвтi ыдыраумен байланысқан. Гамма-сәулелердiң аса үлкен ағыны космостан келедi. Бiрақ олар негiзiнен Жер атмосферасында жұтылып қалады. Егер бұл сәулелер Жер бетiне жеткен болса, онда Жер бетiндегi тiршiлiктi жойып жiберер едi.

                                 Жазық және сфералық айналар  

Жазық айна–жалтыратылған металл пластина не болмаса бір беті металдың (әдетте, күміс не алюминий) жұқа қабатымен жабылған шыны пластина болып табылады. Жазық айналар қол жетпейтін объектілерді бақылау үшін қолданылады.

  Жазық айнадағы нәрсе кескіні мынадай ерекшеліктері бар:

кескін жалған, тура, өлшемдері нәрсенің өлшемдеріне тең, нәрсе айна алдына қандай қашықтықта тұрса, кескін айнаның ар жағына сондай аралықта орналасады.

Сфералық айна шағылдырушысы ретінде сыртқы не болмаса ішкі айналық бет қолданылады. Сонымен бірге айналар дөңес немесе ойыс болуы мүмкін. Дөңес айнаның фокусы жалған болады. Бұл айнадан шағылған сәулелер шашыраңқы болады.Ойыс айна көбіне үлкейткіш ретінде қолданылады.   

                        Судың физикалық және химиялық қасиеттері

Дүние жүзінің ¾ бөлігін су алып жатыр. Су- баға жетпес табиғат байлығы. Жер жүзіндегі барлық тіршілік суға байланысты. Сусыз тіршілік болуы мүмкін емес. Ол зат алмасу процесінде шешуші роль атқарады. Ал зат алмасу процесі- барлық органикалық өмірдің негізгі екені белгілі.

Су – иіссіз, дәмсіз көбінде түссіз мөлдір сұйықтық.

Судың химиялық формуласы: H₂O.

Су молекуласының массасы — 18,0160.

Су – табиғи ортада заттардың  үш тірлі агрегаттық күйлерінде бола алатын жалғыз ғана белгілі зат, тіршіліктің көзі. Су – бірегей еріткіш. Көптеген тұздар мен соған ұқсас қоспаларды ерітеді. Басқа ешқандай сұйықтық судың еріткендеріндей мөлшерде еріте алмайды. Су – тұрақты, мығым зат. Оны қышқылдандыру, ыдырату, жағу және бөліктерге жіктеп тастау өте қиын. Су барлық металдарды дерлік қышқылдандыра алады. Тау жыныстарын бұзып, бүлдіре алады. Судың мұз болып қатқан кезде көлемін ұлғайтатыны анық. Қатты дене ретінде мұз суға батпайды, яғни, салмағы сұйықтықтан азырақ болады. Мұндай қасиет тек висмут, галий және германий секілді

санаулы элементтерде ғана бар.Тұщы су 0°C деңгейінде қатады, 100°C деңгейінде қайнайды.Су өзінің бойына көп жылуды сіңіріп, аздаған деңгейде ғана жылына алады. Судың ішкі жасырын  жылуы болады. Судың қызуы 100°C болғанда қайнады, буға айналу процесі қарқынды түрде жүреді. Дистилляцияланған су токты әлсіз өткізеді. Бірақ аздаған мөлшердегі тұздардың қоспасы оны өткізгішке айналдыра алады.Судың меншікті жылу сыйымдылығы басқа заттарға қарағанда жоғары. Мұз осындай қасиетке байланысты ериді. Егер айналадағы ортаның температурасы артса, судың меншікті жылу сыймдылығы төмендейді. Тек, 40°C-тен асқан жағдайда қайта арта бастайды. Судың меншікті жылу сыйымдылығы: 4,183 кДж·кг-1·K-1. Атмосфералық қысым артқан сайын судың қату температурасы төмендей береді. Атмосфералық қысым 2200 болғанда судың қату температурасы минимумына жетеді. Ол минимум — -22°C. Температурасы 20°C болатын судағы жарықтың сынуы — 1,3330.Су полимеризацияға өте бейім. Қарапайым су молекулалары біріге алады. Полимерлі су физикалық тұрғыдан жаңа қасиеттерге ие болады. Олардың қайнау температурасы қалыпты жағдайдағыдан 4-5 есеге артық.Тұщы судағы дыбыстың жылдамдығы 1450 м/с, температурасы 25°С болатын теңіз суындағы дыбыс жылдамдығы 1496 м/с.Дистильденген (Дистилляцияланған) судағы pH көрсеткіші 7 (pH 7) болады. Су қыздырылған сайын ондағы pH көрсеткіші төмендейді. 100°C болғанда pH көрсеткіші 6-ға тең (pH 6).1 атмосфералық қысымда температурасы 100°C болатын 1 литр судан 1600 литр бу түзіледі.