24
1 Fizikalna optika

Fizikalna optika

  • Upload
    dmitri

  • View
    141

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Fizikalna optika. Interferencija valova svjetlosti Uvjeti koherencije Interferencija na tankim filmovima Newtonova stakla Difrakcija (na pukotini, na pukotinama, na opt. rešetki) Polarizacija. Youngov pokus. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Fizikalna optika

1

Fizikalna optika

Page 2: Fizikalna optika

2

• Interferencija valova svjetlosti

• Uvjeti koherencije

• Interferencija na tankim filmovima

• Newtonova stakla

• Difrakcija (na pukotini, na pukotinama, na opt. rešetki)

• Polarizacija

Page 3: Fizikalna optika

3

Youngov pokus

Svjetlo iz monokromatskog izvora pada na zaslon Z1 s malim otvorom. Taj otvor je ujedno točkasti izvor svjetlosti. Svjetlo iz tog izvora pada na zaslon Z2 s dvije rupice, S1 i S2, na malom razmaku. Otvori S1 i S2 djeluju kao sekundarni monokromatski izvori koji su koherentki. Iza zaslona nastaje prekrivanje snopova svjetlosti koji se šire od tih izvora, pa se javlja interferencija. Međutim, pojava je jedva vidljiva. Puno bolji rezultati se dobivaju ako se kružni otvori zamijene paralelno postavljenim uskim pukotinama.

Page 4: Fizikalna optika

4

Dvije zrake koje interferiraju na zastoru Z u točki A imaju razliku u hodu:

d

ay

d

ay

d

ay

d

xx

ayduvijetuz

ayd

ayd

2

2

2

2

22

2

2

2

2

22

122

1

211

2:

22

Page 5: Fizikalna optika

5

Na zastoru se pojavljuje svjetlo ako je razlika hoda cjelobrojni višekratnik valnih duljina svjetlosti, tj.

Udaljenost maksimuma svjetlosti od središta zastora je:

Osim Youngovog pokusa, promatrat ćemo i pokus s Fresnelovom biprizmom.

a

dky

k

Page 6: Fizikalna optika

6

Snop svjetlosti iz uske pukotine S, biprizmom je podijeljen na dva snopa koja se djelomično prekrivaju. Biprizma daje dvje virtualne slike S1 i S2, od pukotine S. Te su slike izvori iz kojih se šire koherentni valovi. Kada zastor postavimo okomito na optičku os, bilo gdje u području preklapanja snopova, vidjet ćemo pruge interferencije.

Page 7: Fizikalna optika

7

Uvjeti koherencije

Kada se slažu tj. kada dva koherentna valna paketa interferiraju, osim ustanovljene razlike u hodu mora biti ispunjen i uvjet da je ta razlika manja od koherentne duljine , tj.

Page 8: Fizikalna optika

8

Idući uvjet koherencije dolazi od činjenice što izvori nisu točkasti već konačnih dimenzija. Promatramo emisiju svjetlosti iz krajnih točaka A i B. Kada će svjetlost iz dva otvora I1 i I2 biti koherentna i u točki P davati interferencijsku sliku?Prvo nađemo razlike u hodu između zraka koje dolaze iz točke A i točke B. Svjetlo iz I1 i I2 formirat će interferencijsku sliku u točki P ako je razlika hoda manja od valne duljine svjetlosti koju emitira izvor.

Page 9: Fizikalna optika

9

uy

ekoherencijUvjet

uyl

uyl

lll

lll

llll

sin2

:

sin22

sin22

11

1212

Ako je izvor uzak, a kut otvora malen, tada će svjetlo iz točaka izvora koje neovisno emitiraju svjetlost obasjavati otvore I1 i I2, a svjetlo iz njih formitat će na zastoru u točki P stacionarnu interferencijsku sliku.

Page 10: Fizikalna optika

10

Lom i odbijanje svjetlosti na tinjcu

Zraka svjetlosti upada na ploču u točki A, djelomično se reflektira i to je zraka 1, a djelomično lomi u tinjac. Lomljena zraka se djelomično reflektira u točki B i tako nastaje zraka 2 koja nakon izlaska iz tinjca putuje paralelno sa zrakom 1.

Geometrisjka razlika hoda je 2 AB –AD.

Optička razlika hoda je: refleksija u točki A je na optički gušćem sredstvu, a to je kao da se val zrake 1 pomaknuo u smjeru gibanja za polovinu valne dužine.

Pri prijelazu u gušće sredstvo valovi postaju kraći, skraćenje je srazmjerno indeksu loma n, tj imamo u tinjcu /n.

Page 11: Fizikalna optika

11

Optička razlika u hodu je:

2

12sin2

2sin2

2cos

sin12

cos

sin2

sinsin

sin2,cos

22

22

22

2

2

kund

und

l

lnd

l

lndAD

lnu

udtglADl

dAB

ADnAB

Page 12: Fizikalna optika

12

Interferencija svjetlosti na tankim filmovima

Promatranje slično onome u geometrijskoj optici za planparalelnu ploču.Optička razlika u hodu za zrake koje interferiraju u točki S dana je izrazom:

gdje ovisi o indeksima loma i može biti 0, odnosno /2.

ldn cos2 2

Page 13: Fizikalna optika

13

Newtonova stakla

C

C BNewtonova stakla sastoje se od planparalelne ploče i na nju položene plankonveksne leće. U točki dodira C razmak je nula, a u točki B udaljenoj r razmak je d.

Polumjer zakrivljenosti leće R je puno veći od d.

R

r

dR

rd

dRrrd

22

2::22

Page 14: Fizikalna optika

14

Newtonovi kolobari

Ako svjetlost pada okomito na površinu Newtonovih stakala, za razliku hoda reflektiranih zraka na staklima vrijedi izraz:

Rkrdk

tama

Rk

rdk

svjetlo

R

rdd

tt

ss

,2

22

1

:

2

12,2

2

:

,2

22

Page 15: Fizikalna optika

15

Michelsonov interferometar

l1

l2

mull

ull

cos)(2

cos)(2

12

12

Z1

Z2 (pokretno zrcalo)

Page 16: Fizikalna optika

16

Ogib ili difrakcija

sina

Za analitičko objašnjenje koristimo se metodom rotirajućih vektora. Iz svakog dijela pukotine pod kutom izlazi elementarni val amplitude E0. Kut može poprimiti vrijednosti od 0 do ± /2 rad. Ukupna amplituda E() u smjeru dobiva se u točki u beskonačnosti zbrajanjem svih amplituda valova koje imaju ogib za kut .

Page 17: Fizikalna optika

17

2

2

0

2

sin

sinsin)(

sin

sinsin)0()(

sinsinsinlim

)sinsin(

sinsin)0()(

d

d

II

EIjeJer

d

d

EE

d

m

dm

md

m

d

EE

m[ Pukotinu širine d podijelimo na m dijelova]

Page 18: Fizikalna optika

18

Uvjet za minimum:

Uvjet za pokrajni maksimum:

kd sin

2

12sin

k

d

Page 19: Fizikalna optika

19

Ogib na dvije pukotine

Page 20: Fizikalna optika

20

Minimum: Maksimum:

2

12sinsin kdkd

22

0

sinsin

sinsin

sin

sinsin)(

sinsin

sinsin

sin

sinsin)0()(

D

D

d

d

II

D

D

d

d

EE

D

D[Širina pukotine d,a razmak između pukotina D]

Page 21: Fizikalna optika

21

Page 22: Fizikalna optika

22

Optička rešetka (Kulišić str. 267)

Standardna metoda istraživanja strukture kristalne tvari jest metoda difrakcije (ogiba) rentgenskih zraka u kristalu koja se temelji na činjenici da je pravilni raspored atoma u kristalu za rentgensko zračenje isto što i optička rešetka za vidljivi dio spektra elektromagnetskih valova.

Page 23: Fizikalna optika

23

Holografija

Page 24: Fizikalna optika

24

Polarizacija