Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 12, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Podobne dokumenty
Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 12, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 18, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 11, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Fotonika. Plan: Wykład 9: Interferencja w układach warstwowych

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 11, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 18, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 19, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 6, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Zjawisko interferencji fal

Zjawisko interferencji fal

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 13, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 19, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

falowego widoczne w zmianach amplitudy i natęŝenia fal) w którym zachodzi

Zjawisko interferencji fal

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 17, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 13, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 17, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Równania Maxwella. roth t

Oscylator wprowadza lokalne odkształcenie s ośrodka propagujące się zgodnie z równaniem. S 0 amplituda odkształcenia. f [Hz] - częstotliwość.

Własności światła laserowego

Oscylator wprowadza lokalne odkształcenie s ośrodka propagujące się zgodnie z równaniem. S 0 amplituda odkształcenia. f [Hz] -częstotliwość.

3. Materiały do manipulacji wiązkami świetlnymi

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Fizyka Laserów wykład 5. Czesław Radzewicz

Wykład 16: Optyka falowa

Wykład 16: Optyka falowa

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

Fizyka elektryczność i magnetyzm

Wykład 17: Optyka falowa cz.2.

Wykład I Krzysztof Golec-Biernat Optyka 1 / 16

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 5, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Falowa natura światła

Polaryzatory/analizatory

GŁÓWNE CECHY ŚWIATŁA LASEROWEGO

Laboratorium Fizyki Cienkich Warstw. Ćwiczenie nr.11

Podstawy fizyki wykład 8

Wykład FIZYKA II. 8. Optyka falowa

KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I FOTONIKI

Prawa optyki geometrycznej

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 9, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ


Elektrodynamika Część 8 Fale elektromagnetyczne Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Podpis prowadzącego SPRAWOZDANIE

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 8, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Interferencja. Dyfrakcja.

Natura światła. W XVII wieku ścierały się dwa, poglądy na temat natury światła. Isaac Newton

Wykład FIZYKA II. 7. Optyka geometryczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Ośrodki dielektryczne optycznie nieliniowe

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Interferometr Macha-Zehndera. Zapis sinusoidalnej siatki dyfrakcyjnej i pomiar jej okresu przestrzennego.

Fala elektromagnetyczna o określonej częstotliwości ma inną długość fali w ośrodku niż w próżni. Jako przykłady policzmy:

Światło jako fala Fala elektromagnetyczna widmo promieniowania Czułość oka ludzkiego w zakresie widzialnym

Ponadto, jeśli fala charakteryzuje się sferycznym czołem falowym, powyższy wzór można zapisać w następujący sposób:

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

Światłowodowe Sensory interferencyjne: zasady pracy i konfiguracje

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 3, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Wykład III. Interferencja fal świetlnych i zasada Huygensa-Fresnela

Optyka. Wykład VII Krzysztof Golec-Biernat. Prawa odbicia i załamania. Uniwersytet Rzeszowski, 22 listopada 2017

18 K A T E D R A F I ZYKI STOSOWAN E J

Fotonika. Plan: Wykład 3: Polaryzacja światła

Optyka Ośrodków Anizotropowych. Wykład wstępny

Rys. 1 Pole dyfrakcyjne obiektu wejściowego. Rys. 2 Obiekt quasi-periodyczny.

Ruch falowy. Fala zaburzenie wywoane w jednym punkcie ośrodka, które rozchodzi się w każdym dopuszczalnym kierunku.

59. WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA POWIETRZA ZA POMOCĄ INTERFEROMETRU MICHELSONA

Elementy optyki relatywistycznej

9. Optyka Interferencja w cienkich warstwach. λ λ

Funkcja falowa i związek między gęstością mocy i funkcją falową to postulaty skalarnego modelu falowego światła.

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 3. Pomiar drgao przy pomocy interferometru Michelsona

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

Fotonika kurs magisterski grupa R41 semestr VII Specjalność: Inżynieria fotoniczna. Egzamin ustny: trzy zagadnienia do objaśnienia

INTERFEROMETR MICHELSONA ver. R

OPTYKA FALOWA. W zjawiskach takich jak interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światło wykazuje naturę

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 24, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

BADANIE INTERFERENCJI MIKROFAL PRZY UŻYCIU INTERFEROMETRU MICHELSONA

Optyka instrumentalna

Solitony i zjawiska nieliniowe we włóknach optycznych

Wykład XIV. wiatła. Younga. Younga. Doświadczenie. Younga

Wykład 12: prowadzenie światła

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

Wykłady 10: Kryształy fotoniczne, fale Blocha, fotoniczna przerwa wzbroniona, zwierciadła Bragga i odbicie omnidirectional

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 20, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera.

Rozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni. Dla próżni równania Maxwella w tzw. postaci różniczkowej są następujące:

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

BADANIE INTERFEROMETRU YOUNGA

Transkrypt:

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej wykład, 0..07 wykład: pokazy: ćwiczenia: Czesław Radzewicz Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz Radosław Łapkiewicz

Wykład - przypomnienie superpozycja fal M interferencja fal płaskich monochromatycznych zastosowania pola prążków doświadczenie Younga spójność przestrzenna, interferometr gwiazdowy Michelsona interferencja na błonach interferometr Michelsona, spójność czasowa spektrometr fourierowski interferencja spektralna interferometr Macha-Zehndera oraz Sagnaca

n 0 d przybliżenie: n n s Powłoki dielektryczne prosty przykład 0 r + 4 = n 0 n n 0 + n 0 + 4n 0n n n s e ik d n 0 + n n + n 0 s n 0 n n 0 +n + n n s n +n s e ik d 0 4 3 wszystkie materiały to idealne dielektryki znamy falę padającą szukamy fali obitej = n 0 n n 0 +n 0, = n 0 n 0 +n 0 3 = n n s e ik d n +n, 4 = n s n 0 +n 3 warstwa ćwierćfalowa: k d = πn d = daje wykład 5: r = r = n i n t i n i +n t t = t = n i i n i +n t zatem: e ik d = i r = r 0 = n 0 n n 0 +n n n s n +n s Żądamy: n 0 n n 0 +n n n s n +n s = 0 n = n 0 n s Ostatecznie: r = 0 λ π dla d = λ 4n ćwierćfalowa warstwa antyrefleksyjna oraz n = n 0 n s

Powłoki dielektryczne - wersja dla dorosłych d n 0 n i r wszystkie warstwy to idealne dielektryki znamy falę padającą szukamy fali obitej i przechodzącej i fali odbitej d n... d N n N n s t

Powłoki dielektryczne, n 0 ' " "' W obu ośrodkach i każdej warstwie mamy: nieskończenie wiele fal propagujących się w dół nieskończenie wiele fal propagujących się w górę d n ' " "' Przypomnienie, wykład d n 3 3' 3" ψ x, t = A e i kx ωt+φ... ψ x, t = A e i kx ωt+φ i kx ωt+φ ψ x, t + ψ x, t = Ae d N n N A = A + A + A A cos φ φ n s tan φ = A sin φ + A sin φ A cos φ + A cos φ Stosujemy indukcję matematyczną: Dodajemy falę i falę, do wyniku dodajemy inną falę, do niej dodajemy,... Rezultat: w każdej warstwie są dwie fale: jedna w dół i jedna do góry

Powłoki dielektryczne, 3 W warstwie o indeksie m rozważamy pola na granicach. nm im, tm, rm, ' rm, Korzystamy z ciągłości składowych stycznych pola elektrycznego i magnetycznego przy przejściu przez granicę d m n m nm im, tm, rm, ' rm, Przypomnienie fale TM, wykład (dla próżni): B = c H k k H analogicznie, dla niemagnetycznego dielektryka izotropowego mamy: B = n c k B

Powłoki dielektryczne, 4 nm im, rm, Na górnej granicy warstwy o indeksie m: d m n m nm tm, im, tm, ' rm, rm, ' rm, m = t,m + r,m+ B m = n m c t,m r,m+ () Na dolnej granicy tej warstwy: m+ = i,m+ + r,m+ propagacja: i,m+ = t,m e ik md m r,m+ = r,m+e ik md m (3) B m+ = n m c i,m+ r,m+ () wstawiamy (3) do () m+ = t,m e ik md m + r,m+e ik md m B m+ = n m c t,m e ik md m r,m+e ik md m (4) wyliczamy: t,m = r,m+ = m+ + c n m B m+ e ik md m m+ c n m B m+ e ik md m (5)

Powłoki dielektryczne, 4 d m nm n m nm im, tm, im, tm, rm, ' rm, rm, ' rm, (5) wstawiamy do (): m = m+ + c B n m+ e ik md m + m m+ c B n m+ e ik md m m = cos k m d m m+ + i c sin k n m d m B m+ m podobnie B m = i n m sin k c md m m+ + cos k m d m B m+ macierz dla warstwy m gdzie M m = cos δ m i n m c sin δ m i c n m sin δ m cos δ m δ m = k m d m = πn md m λ to zmiana fazy przy propagacji przez warstwę m Ostatecznie, dostajemy liniowy związek pomiędzy wektorami m oraz m+ i definiujemy macierz dla warstwy m: B m B m+ m B m = cos δ m i c n m sin δ m i n m c sin δ m cos δ m m B m = M m m+ B m+ m+ B m+

Powłoki dielektryczne, 5 d d n 0 n n in r, B Propagujemy pole od granicy N + do granicy : B = M M M N N+ B N+ czyli... N gdzie B = M N+ B N+ d N n N N, B N N M = M M M N n s t i + r n 0 c = M i r t n s c t r = r i = t = t i = n 0 M c + n 0n s c n 0 M c + n 0n s c M M n s c M M + M + n s M c n 0 c n 0 c M + n 0n s c M + M + n s c M

Warstwa ćwierćfalowa n 0 d n n s in t r n d = macierz struktury = macierz warstwy M = M = λ 4 δ = k d = π cos δ i c sin δ n i n = c sin δ cos δ 0 i c n i n c 0 amplitudowy współczynnik odbicia r = n0 c M + n 0ns c n0 c M + n 0ns c = in 0ns nc in c i n 0ns nc +in c = n 0n s n n 0 n s +n M M n s M +M + n s c M c M natężęniowy współczynnik odbicia R = r = n 0n s n n 0 n s +n Jeśli n = n 0 n s to R = 0 ćwierćfalowa warstwa antyrefleksyjna Liczby: n 0 =, n s =.5 n. n 0 =, n s =.8 n.34

Dostępne materiały

Przykład warstwy ćwierćfalowej AR n 0 =, n s =.5

warstwy ćwierćfalowe n d = λ 4 δ = k d = π n 0 in r n d = λ 4 δ = k d = π d n n d n s t Macierz struktury M = M M = 0 i c n i n c 0 0 i c n i n c 0 = n n 0 0 n n amplitudowy współczynnik odbicia r = n0 c M + n 0ns c n0 c M + n 0ns c = n sn n 0 n n s n +n 0 n M M n s M +M + n s c M c M natężęniowy współczynnik odbicia R = r = = n sn n 0 n Jeśli n = n s n to R = 0 n 0 antyrefleks dwuwarstwowy n s n +n 0 n Ważna kolejność warstw: n 0 =, n s =.5, n =.38, n =.6 R = r 0.00 n 0 =, n s =.5, n =.6, n =.38 R = r 0.

... Stos HR, n d = λ 4 δ = k d = π n 0 in r n d = λ 4 δ = k d = π d n n d Macierz struktury M = M M N = n n 0 0 n n N = n n N 0 0 n n N N d n d n amplitudowy współczynnik odbicia n s t r = n0 c M + n 0ns c M M n s c M n0 c M + n 0ns c M +M + n s c M = n 0 n n n 0 n n N ns n n N +ns n n N N

... Stos HR, n 0 d n n d in r amplitudowy współczynnik odbicia N ns n N r = n 0 n n n 0 n n n N +ns n n N N d d n n n s t Lemat: dla x takiego, że x ax N bx N lim N ax N + bx N = natężeniowy współczynnik odbicia lim N R = stos HR (ang.high Refectivity coating) n 0 =, n s =.5, n =.4, n =.45 N 3 4 5 6 7 8 R 0.37 0.7 0.88 0.95 0.98 0.994 0.998 0.999

R Stos HR, przykład n 0 =, n s =.5, n =.4, n =.45 0 400 500 600 700 λ nm

Typy pokryć dielektrycznych Antyrefleksyjne HR (lustra) Dichroiczne Polaryzacyjne Ultraszybkie

Typy pokryć dielektrycznych Antyrefleksyjne:,, 3 długości fali, szerokopasmowe

HR, laserowe (wąskie pasmo), szerokopasmowe Typy pokryć dielektrycznych

Dichroiczne, ciepłe, zimne Typy pokryć dielektrycznych

Typy pokryć dielektrycznych BS

Polaryzacyjne Typy pokryć dielektrycznych

Z kontrolowaną dyspersją Typy pokryć dielektrycznych

parametry pokryć dielektrycznych R(λ, Θ, p) φ(λ, Θ, p) odporność mechaniczna odporność chemiczna próg zniszczenia optycznego

wytwarzanie pokryć dielektrycznych. Spin coating. Napylanie próżniowe napylany element mikrowaga kwarcowa T optyczny pomiar grubości nh nl grubość warstwy pompa próżniowa

mikrowaga kwarcowa rezonator kwarcowy drgania elektromechaniczne krystalicznego kwarcu efekt piezoelektryczny C 0 C L R ω s =, ω p = C 0 + C L C L C 0 C