To tylko jedna z 11 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
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 wiksza nió si»a oddzia»ywania magnetycznego.
Dla elektronu
GstoÑ energii fali elektromagnetycznej w zaleónoÑci od
przenikalnoÑ elektryczna próóni
wzgldna przenikalnoÑ elektryczna oÑrodka
O ptyka falowa 1
Optyka falowa
-
zajmuje si opisem zjawisk wynikajcych 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. Przecinajce 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 wewntrznej powierzchni elipsoidy obrotowej
W zaleónoÑci od promienia
krzywizny powierzchni w punkcie O
droga optyczna
moóe by:
- minimalna,
- stacjonarna,
- maksymalna.
Droga optyczna przy przejÑciu Ñwiat»a przez soczewk skupiajc
Drogi optyczne wszystkich promieni
wychodzcych z punktu P i
docierajcych do jego obrazu
s
stacjonarne (wymagaj jednakowego
czasu)
O ptyka falowa 3
Opóïnienie fazowe fali Ñwietlnej na drodze optycznej L
d»ugoÑ fali Ñwiat»a w oÑrodku o wspó»czynniku za»amania n,
d»ugoÑ 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 dosta si w obszar cienia geometrycznego).
Zasada Huygensa nie pozwala na ocen natóenia fal rozchodzcych si w
róónych kierunkach.
O ptyka falowa 4
Interferencja Ñwiat»a
W»aÑciwoÑci fal sk»adowych w punkcie P
Znajdïmy wypadkow Ñredni gstoÑ 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 by róóne od
,
musi by róóne od zera.
JeÑli
, to mówimy, óe cigi falowe 1 i 2 s spójne.
Warunkiem koniecznym spójnoÑci dwóch cigów falowych jest
. JeÑli
, to cigi te mog jednak nie by ca»kowicie
spójne ze wzgldu na ich sko½czon d»ugoÑ lub zaleónoÑ
od
czasu. Moóna to uwzgldni wprowadzajc stopie½ spójnoÑci
Czas spójnoÑci
- czas (
faz
) , w którym przypadkowa zmiana róónicy
osiga B. Czas
jest w przyblióeniu równy
czasowi trwania pojedynczego cigu falowego.
Zasig spójnoÑci - odleg»oÑ (
) mierzona wzd»uó wizki Ñwiat»a, na
której przypadkowa zmiana róónicy faz
osiga B.
Czas spójnoÑci i zasig spójnoÑci s elementami tzw. spójnoÑci czasowej
Ñwiat»a.
SpójnoÑ czasowa - spójnoÑ drga½ wywo»anych przez fal w tym samym
punkcie przestrzeni w róónych momentach czasu.
SpójnoÑ czasowa jest tym wiksza im wizka Ñwiat»a
jest bardziej monochromatyczna.
O ptyka falowa 7
SpójnoÑ przestrzenna - spójnoÑ drga½ wywo»anych przez fal w
róónych punktach powierzchni falowej.
Dla ïróde» konwencjonalnych spójnoÑ przestrzenna zwizana jest ze
sko½czonymi rozmiarami przestrzennymi ïród»a. Promie½ spójnoÑci
obszaru spójnoÑci w danym punkcie powierzchni falowej
- d»ugoÑ fali,
- kt pod jakim wida
ïród»o z danego punktu powierzchni falowej.
Przesunicie 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 tczowych barw na powierzchni wody, kiedy
rozleje si olej albo benzyna. S to najczÑciej tzw. próki
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 wikszy od wspó»czynnika za»amania warstwy, to w»aÑciwoÑci
odblaskowe warstwy s odwrotne.
Dyfrakcja Ñwiat»a
Dyfrakcja
-
zespó» zjawisk powstajcych podczas rozchodzenia si
Ñwiat»a w oÑrodku z ostrymi niejednoroÑciami, zwizanych
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 iloÑ
dyskretnych ïróde» spójnych,
Dyfrakcja
- superpozycja fal wytwarzanych przez ïród»a spójne
roz»oóone w sposób cig»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 Ñ otworu, l - odleg»o Ñ
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 iloÑ
dyskretnych ïróde» spójnych,
Dyfrakcja
- superpozycja fal wytwarzanych przez ïród»a spójne
roz»oóone w sposób cig»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)