Metody Optyczne w Technice. Wykład 2 Fala świetlna

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Metody Optyczne w Technice. Wykład 2 Fala świetlna"

Laura Jolanta Pawlik
7 lat temu
Przeglądów:

1 Metody Optyczne w Technice Wykład Fala świetlna

2 d d Różniczkowanie d d ( ) ( + ) ( ) lim 0 ( ) g( ) + h( ) ( ) g ( ) h ( ) ( ) g[ h( ) ] dg d + dh d d d dg d h + dh d g d d dh d dg dh n ( ) A ( ) Asin k ( ) d d An n 1 d d d d Ak cos k Ak sin k d d e e + ln 1 +

3 Całkowanie F ( ) ( ) ( ) df d d b N N a i 0 ( ) d lim ( ) ( b a) N i i a + i

4 Całkowanie ( ) A n A n + 1 n+ 1 ( ) d ( ) + g( ) d ( ) d + g( ) dg ( ) ( ) d ( ) ( ) ( ) d g d ( g( ) ) d ( g( ) ) ( ) cos + sin ( ) d sin cos dg d ( ) d 1 d dg ( ) e ( ) d e g ( ) ( ) d 1 ( ) ( ) d ln

5 Fala ( ) ( ) vt t ±, ψ vt ± ' v v t t t ψ ψ ψ ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' v t v v t t ψ ψ ψ

6 Równanie alowe t ψ v ψ 0 ψ (, t) Asin[ k( vt) ] ( vt)

7 Prawa Gaussa, Faradaya, Ampere a

8 Równania Mawella t E E B t B E B E + µε µσ ε ρ t B B t E E ε µ ε µ

9 ψ A k Długość ali (, t) ψ ( + λ, t) sin[ k( vt) ] Asin[ k( + λ vt) ] ( vt) k( + λ vt) ± π kλ π π k λ

10 ψ A k Częstotliwość ali (, t) ψ (, t + T ) sin[ k( vt) ] Asin[ k( vt vt )] ( vt) k( vt vt ) ± π kvt λ v T πvt λ λ π π ω π T

11 Równanie alowe ψ (, t) Asin[ k( vt) ] Asin( k ωt) Asinϕ ψ ψ ψ. plaska. seryczna. cylindryczna ( r, t) Asin( kr ωt) A r ( r, t) sin( kr ωt) A ( r, t) sin( kr ωt) r

12 Natężenie światła S I I ε c 0 c µ ε c 0 0 E B B E T T

13 Fotony E h

14 Współczynnik załamania Każdy ośrodek przeźroczysty charakteryzuje współczynnik załamania światła, związany z prędkością rozchodzenia się światła w tym ośrodku. n v c εµ ε 0 µ 0

15 Rozpraszanie i absorpcja Gdy światło przechodzi przez materię część otonów jest odchylana na skutek zderzeń z siecią atomową. W eekcie światło zaczyna podróżować w różnych kierunkach. Zjawisko to nazywamy rozpraszaniem Część otonów o odpowiedniej energii jest pochłaniana przez atomy, które przechodzą tym samym w stan wzbudzenia. Zjawisko to nazywamy absorpcją. Atomy wzbudzone przechodząc z powrotem do stanu podstawowego emitują otony o tych samych lub niższych energiach. Zjawisko to nazywamy luorescencją.

16 Dyspersja Współczynnika załamania każdego ośrodka zależy od częstotliwości światła (energii otonów). Zależność ta nazywana jest dyspersją. Powoduje, m.in. tęczowe brzegi obiektów obrazowanych soczewkami niskiej jakości.

17 Intererencja Intererencja to zjawisko polegające na nakładaniu się spójnych al świetlnych. W jej wyniku powstają wzmocnienia i wygaszenia światła przyjmujące często postać tzw. prążków intererencyjnych

18 Dyrakcja Dyrakcja to eekty związane z propagacją, tj. przemieszczaniem się ali świetlnej. Każdą alę świetlną można traktować jako sumę wielu al płaskich propagujących się w różnych kierunkach i charakteryzujących się różnymi amplitudami i azami. Eektami dyrakcyjnymi są m.in. ugięcia światła na ostrych krawędziach.

19 Rerakcja Rerakcja to eekty związane z przechodzeniem światła między ośrodkami, często o zakrzywionych granicach. Należą więc do niej eekty pryzmatyczne, skupianie i rozpraszanie światła przez soczewki itp. Eekty rerakcyjne opisuje optyka geometryczna.

20 Polaryzacja Polaryzacja to kierunek drgań wektora pola elektrycznego. Jeśli wektory dwóch al drgają w różnych kierunkach nie może między nim dojść do intererencji. Polaryzację uzyskujemy za pomocą polaryzatorów, lub odbicia światła. Pewne substancje posiadają właściwości obracania płaszczyzny polaryzacji (np. woda z cukrem)

22 Częstotliwości radiowe Emitowane przez obwody prądu zmiennego Używane w transmisji radiowej, telewizyjnej oraz telekomunikacyjnej Fotony o bardzo niskich, wręcz niemożliwych do zmierzenia energiach natura czysto alowa

23 Mikroale Częstotliwości od GHz. Długości al w próżni 1 mm do 30 cm. Swobodny atom wodoru emituje promieniowanie o częstotliwości 1 cm struktura gwiazd na podstawie ich światła Cząsteczki polarne absorbujące mikroale są pobudzane do drgań i obrotów (np. woda i promieniowanie 1 cm) kuchenka mikroalowa Poza tym: radary, sieci komórkowe, transmisja radiowa czujników itd.

24 Promieniowanie terahercowe Częstotliwości z zakresu 50 GHz 10 THz (pomiędzy mikroalami a podczerwienią) to tzw. promieniowanie terahercowe Jest ono absorbowane przez wodę, odbijane przez metal i przenika przez inne substancje skanery bezpieczeństwa

25 Podczerwień (IR) Częstotliwości 300 GHz THz. Często dzielone na 3 obszary: Bliska podczerwień 780 nm 3 μm Pośrednia 3 μm 6 μm Daleka podczerwień 6 μm 15 μm Emitowana przez wszystkie ciała posiadające temperaturę większą niż 0 K (-73 C). Słońce połowę energii emituje w podczerwieni, zaś zwykła żarówka więcej promieniuje podczerwieni niż światła. Ludzkie ciało emituje podczerwień od 3 μm z maksimum dla długości ali 10 μm. termowizja Także: noktowizja, systemy naprowadzania, skalpele laserowe

26 Światło (VIS) nm/thz promieniowanie elektromagnetyczne odbierane przez ludzkie oczy Barwy światła o konretnych częstotliwościach tworzą kolory tęczy, ich mieszanie prowadzi do koła barw. Kolor biały uzyskujemy mieszając wszystkie barwy (w zależności od ich względnego natężenia uzyskujemy różne temperatury barwowe). Kolor czarny to brak światła. Zarówno jasność światła jak i jego brawa jest subiektywna i zależy od kontekstu!

27 Nadiolet (UV) Częstotliwości od 800 THz do THz (34 PHz), energie otonów od 3, ev do 100 ev Energia promieniowania UV Słońca wystarcza do zjonizowania wyższych partii atmosery (jonosera), absorbowane przez ozon (O 3 ) Promieniowanie UV o długości ali poniżej 90 nm zabija mikroorganizmy

28 Promieniowanie X (roentgenowskie) Częstotliwości 4 PHz PHz, długość ali mniejsza od rozmiarów atomu, Energia otonów od 100 ev do 00 kev wystarczająco dużo aby wchodzić w interakcje z materią Tradycyjne zastosowanie medyczne obrazy to raczej cienie niż obraz w sensie otograicznym

29 Promieniowanie gamma Energie otonów z zakresu 10 kev PeV najkrótsze promieniowanie elektromagnetyczne Natura czysto korpuskularna Powstaje w reakcjach jądrowych

Podobne dokumenty

Fizyka. dr Bohdan Bieg p. 36A. wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe

Fizyka. dr Bohdan Bieg p. 36A. wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe Fizyka dr Bohdan Bieg p. 36A wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe Literatura Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr. Physics for Scientists and Engineers, Cengage Learning D. Halliday, D.