Optyka falowa

Nasza ocena:

3
Pobrań: 21
Wyświetleń: 875
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Optyka falowa - strona 1 Optyka falowa - strona 2 Optyka falowa - strona 3

Fragment notatki:

OPTYKA FALOWA
Fizjologiczne, fotochemiczne , fotoelektryczne dzia»anie Ñwiat»a wywo»ane
jest drganiami wektora
fali elektromagnetycznej. Dlatego wektor
nazywa si“ wektorem Ñwietlnym. Si»a oddzia»ywania elektrycznego z
»adunkami jest znacznie wi“ksza nió si»a oddzia»ywania magnetycznego.
Dla elektronu
G“stoу energii fali elektromagnetycznej w zaleónoÑci od
przenikalnoу elektryczna próóni
wzgl“dna przenikalnoу elektryczna oÑrodka
O ptyka falowa 1
Optyka falowa
-
zajmuje si“ opisem zjawisk wynikajcych z
falowej natury Ñwiat»a.
Optyka geometryczna -
zajmuje si“ opisem zjawisk optycznych bez
odwo»ywania si“ do falowej natury Ñwiat»a
(przypadek graniczny optyki falowej dla
).
Elementy optyki geometrycznej
Podstawowe prawa
1. W oÑrodku jednorodnym Ñwiat»o rozchodzi si“ prostoliniowo.
2. Przecinajce si“ promienie Ñwietlne nie zaburzaj si“ wzajemnie.
3. Ðwiat»o rozchodzi si“ po takiej drodze, która wymaga najkrótszego
czasu (zasada Fermata)
droga optyczna
Dla oÑrodka jednorodnego
3'.
4.
Ðwiat»o rozchodzi si“ po takich liniach, którym odpowiadaj
minimalne (ÑciÑlej ekstremalne) drogi optyczne.
Bieg promieni Ñwietlnych jest odwracalny.
O ptyka falowa 2
Z zasady Fermata wynikaj prawa odbicia i za»amania Ñwiat»a
Odbicie od wewn“trznej powierzchni elipsoidy obrotowej
W zaleónoÑci od promienia
krzywizny powierzchni w punkcie O
droga optyczna
moóe byƒ:
- minimalna,
- stacjonarna,
- maksymalna.
Droga optyczna przy przejÑciu Ñwiat»a przez soczewk“ skupiajc
Drogi optyczne wszystkich promieni
wychodzcych z punktu P i
docierajcych do jego obrazu

stacjonarne (wymagaj jednakowego
czasu)
O ptyka falowa 3
Opóïnienie fazowe fali Ñwietlnej na drodze optycznej L
d»ugoу fali Ñwiat»a w oÑrodku o wspó»czynniku za»amania n,
d»ugoу fali Ñwiat»a w próóni.
Zasada Huygensa
Kaódy punkt oÑrodka, do którego dochodzi fala staje si“ ïród»em fal
wtórnych.
Zasada Huygensa wyjaÑnia jakoÑciowo np. rozchodzenie si“ Ñwiat»a za
przegrodami (w przyblióeniu optyki geometrycznej Ñwiat»o za przegrod nie
moóe dostaƒ si“ w obszar cienia geometrycznego).
Zasada Huygensa nie pozwala na ocen“ nat“óenia fal rozchodzcych si“ w
róónych kierunkach.
O ptyka falowa 4
Interferencja Ñwiat»a
W»aÑciwoÑci fal sk»adowych w punkcie P
Znajdïmy wypadkow Ñredni g“stoу energii
w punkcie P
O ptyka falowa 5
- sk»adnik interferencyjny
JeÑli
, to
, czyli wtedy
6 brak interferencji
JeÑli
, to
, czyli wtedy
O ptyka falowa 6
JeÑli
, to
Aby
, czyli wtedy
mog»o byƒ róóne od
,
musi byƒ róóne od zera.
JeÑli
, to mówimy, óe cigi falowe 1 i 2 s spójne.
Warunkiem koniecznym spójnoÑci dwóch cigów falowych jest
. JeÑli
, to cigi te mog jednak nie byƒ ca»kowicie
spójne ze wzgl“du na ich sko½czon d»ugoу lub zaleónoу
od
czasu. Moóna to uwzgl“dniƒ wprowadzajc stopie½ spójnoÑci
Czas spójnoÑci
- czas (
faz
) , w którym przypadkowa zmiana róónicy
osiga B. Czas
jest w przyblióeniu równy
czasowi trwania pojedynczego cigu falowego.
Zasi“g spójnoÑci - odleg»oу (
) mierzona wzd»uó wizki Ñwiat»a, na
której przypadkowa zmiana róónicy faz
osiga B.
Czas spójnoÑci i zasi“g spójnoÑci s elementami tzw. spójnoÑci czasowej
Ñwiat»a.
Spójnoу czasowa - spójnoу drga½ wywo»anych przez fal“ w tym samym
punkcie przestrzeni w róónych momentach czasu.
Spójnoу czasowa jest tym wi“ksza im wizka Ñwiat»a
jest bardziej monochromatyczna.
O ptyka falowa 7
Spójnoу przestrzenna - spójnoу drga½ wywo»anych przez fal“ w
róónych punktach powierzchni falowej.
Dla ïróde» konwencjonalnych spójnoу przestrzenna zwizana jest ze
sko½czonymi rozmiarami przestrzennymi ïród»a. Promie½ spójnoÑci
obszaru spójnoÑci w danym punkcie powierzchni falowej
- d»ugoу fali,
- kt pod jakim widaƒ
ïród»o z danego punktu powierzchni falowej.
Przesuni“cie fazowe spójnych fal Ñwietlnych
Dla fal spójnych
Wzmocnienie,
Os»abienie,
. Ponadto za»óómy
, gdy
, gdy
O ptyka falowa 8
Interferencja Ñwiat»a przy odbiciu od cienkich p»ytek (warstw)
Przyk»ad - powstawanie t“czowych barw na powierzchni wody, kiedy
rozleje si“ olej albo benzyna. S to najcz“Ñciej tzw. próki
jednakowego pochylenia.
Promienie 1 i 2 nabywaj róónicy faz :
promie½ 1:
na drodze AB + BC = 2 AB ,
promie½ 2:
na drodze AD , + zmiana fazy o
przy odbiciu od p»ytki.
O ptyka falowa 9
Wzmocnienie gdy
Os»abienie gdy
Warstwy odblaskowe i przeciwodblaskowe (za»oóenie
)
Warstwa odblaskowa
Warstwa przeciwodblaskowa
Jeóeli wspó»czynnik za»amania podk»adu, na którym umieszczona jest
warstwa jest wi“kszy od wspó»czynnika za»amania warstwy, to w»aÑciwoÑci
odblaskowe warstwy s odwrotne.
Dyfrakcja Ñwiat»a
Dyfrakcja
-
zespó» zjawisk powstajcych podczas rozchodzenia si“
Ñwiat»a w oÑrodku z ostrymi niejednoroÑciami, zwizanych
z odchyleniami od praw optyki geometrycznej.
W szczególnoÑci dyfrakcja prowadzi do omijania przez fale Ñwietlne
przeszkód i wnikania Ñwiat»a do obszarów cienia geometrycznego.
Optyka falowa 10
Dyfrakcja a interferencja
Nie ma istotnych róónic natury fizycznej. Rozróónienie ma pod»oóe
historyczne.
Interferencja - superpozycja fal wytwarzanych przez sko½czon iloу
dyskretnych ïróde» spójnych,
Dyfrakcja
- superpozycja fal wytwarzanych przez ïród»a spójne
roz»oóone w sposób cig»y.
Dwa rodzaje dyfrakcji
a) dyfrakcja fal kulistych (dyfrakcja Fresnela)
Przy duóej odleg»o Ñci ïród»a od
pr z ys » ony
i
d y f r a k c j a F r e s n e l a je s t
r ów n ow aóna dyfra k c ji
Fraunhofera, gdzie
a
wielko у otworu, l - odleg»o у
ekranu od przys»ony.
b) dyfrakcja fal p»askich (dyfrakcja Fraunhofera)
Realizacja dyfrakcji Fraunhofera w warunkach laboratoryjnych
Optyka falowa 11


(…)


Nie ma istotnych róónic natury fizycznej. Rozróónienie ma pod»oóe
historyczne.
Interferencja - superpozycja fal wytwarzanych przez sko½czon iloу
dyskretnych ïróde» spójnych,
Dyfrakcja
- superpozycja fal wytwarzanych przez ïród»a spójne
roz»oóone w sposób cig»y.
Dwa rodzaje dyfrakcji
a) dyfrakcja fal kulistych (dyfrakcja Fresnela)
Przy duóej odleg»o Ñci ïród»a od
pr z ys » ony
i
d y f r a k c j a F r e s n e l…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz