Exit

Уроки онлайн

Уровень

Огибание тени.

Огибание тени.

Это изменение траектории светового луча при частичном затенении его экраном.

Огибание тени. Рис. 1.

Рассмотрим несколько случаев этого явления:

а) отражение луча от границы препятствия (см. рис. 1.) В этом случае элмы луча Л1 при своём прохождении около препятствия П взаимодействуют с ним. Картина отклонения элмов отчётливо наблюдается, если ширина луча Л1 ограничена шириной Ш и равна lэ. – длина большей оси элма. В этом случае между препятствием и шириной проходит лишь поток элмов, реагирующих с препятствием П и другие элмы луча Л1 не искажают картины огибаний на экране Э. Возникшая при взаимодействии элмов с препятствием сила реакции FR. изменяет траекторию элма. В результате элм отклоняется и достигает экрана Э. При этом элм от момента его взаимодействия с препятствием до момента его встречи с экраном совершит какое-то количество полуоборотов n. Если количество полуоборотов - целое число, то элм достигнет экрана Э в той фазе, в которой он столкнулся с препятствием П. В данном случае, как изображено на рис.1, в точках 1, 2, 3 элм достигает экрана в полуфазе, в которой его большая ось лежит в плоскости экрана. В остальных точках экрана расстояние между препятствием П и точками экрана таково, что элм совершает не целое число полуоборотов и достигает поверхности экрана в фазе, когда большая ось элма не параллельна плоскости экрана. В точках 1, 2, 3 происходит наибольшее отражении элмов экраном и мы наблюдаем освещённые участки экрана. Во всех других случаях элмы поглощаются экраном и освещение экрана не наблюдается.
Реакции FR. препятствия П на элмы будут тем больше, чем меньше расстояние между границей препятствия П и центром траектории элма в луче Л1 . При уменьшении траектории этого расстояния и возрастании реакции FR. увеличивается отклонение элма от первоначальной траектории и уменьшается скорость движения элма от точки столкновения с препятствием до точки, в которой элм встретится с экраном Э. С уменьшением скорости движения элму необходимо всё меньшее расстояние между точкой столкновения с препятствием П и точкой экрана, которой элм достигнет, совершив полное количество оборотов.
По этой причине, в случае огибания тени лучом света, расстояние между светлыми линиями на экране уменьшаются с каждым новым кольцом или линией. 
б) Рассмотрим случай, в котором луч Л1 огибает препятствие П и светлые полосы наблюдаются в затенённой препятствием П зоне а. (см. рис. 2)
Огибание тени. Рис. 2.
В зависимости от направления вращения элма ω элм может реагировать с препятствием П таким образом, что сила реакции FR. будет направлена в сторону препятствия П. В этом случае траектории реагирующих с препятствием П элмов отклоняются в его сторону и наблюдается картина огибаний в затенённом препятствием месте экрана Э. Все рассуждения о движении элмов после столкновения с препятствием П, приведённые для случая а) верны и для случая б) с поправкой на направление отклонения элмов.
в) При полной картине огибаний тени лучом света, огибание тени по случаям а) и б) накладываются (см. рис 3).
Огибание тени. Рис. 3.
г) Освещая прибор по рис.1 одноцветными лучами спектра, мы можем наблюдать, что с увеличением скорости вращения элмов расстояние между кольцами или полосами на экране уменьшается, т.к. при постоянной скорости луча Л1 и пропорциональном замедлении отклонённого элма, элмы с большей частотой вращения достигают экрана Э, совершив целое число оборотов (достигнувшие экрана Э в фазе отражения) при меньшем расстояния от препятствия (см. рис.4).
Огибание тени. Рис. 4.
д) Столкнувшись с препятствием П и оттолкнувшись от него в результате возникших сил упругости в препятствии и элме, элм, как сказано выше, меняет траекторию. При одинаковых расстояниях между краем элма, задевающем препятствие П и границей препятствия П (см. lR. на рис. 1) элмы с большей частотой вращения отклонятся на меньший угол, поскольку они имеют большую частоту вращения ( и соответственно, большую энергию Ев. ). 
Огибание тени. Рис. 5.
Соответственно, для элмов с меньшей частотой вращения отклонение от препятствия П будет меньшим. По этой причине наблюдается разделение полихроматического луча света на спектр при огибании либо отражении луча от препятствия.
е) В случае, когда при взаимодействии с препятствием равнодействующая сил, состоящая из силы вращения и силы движения окажется меньшей силы реакции препятствия на элм, происходит поглощение элма материалом препятствия.