G:\AA_Wyklad 2000\FIN\DOC\FRAUN1.doc. "Drgania i fale" ii rok FizykaBC. Dyfrakcja: Skalarna teoria dyfrakcji: ia λ

Podobne dokumenty
Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

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

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

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia

9. Optyka Interferencja w cienkich warstwach. λ λ

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

Wykład 27 Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera

DYFRAKCJA NA POJEDYNCZEJ I PODWÓJNEJ SZCZELINIE

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

Wykład 16: Optyka falowa

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

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

Wykład 16: Optyka falowa

= sin. = 2Rsin. R = E m. = sin

Fizyka elektryczność i magnetyzm

Problemy optyki falowej. Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła.

Drgania i fale II rok Fizyk BC

WSTĘP DO OPTYKI FOURIEROWSKIEJ

Optyka falowa. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ 2012/13

Optyka. Optyka falowa (fizyczna) Optyka geometryczna Optyka nieliniowa Koherencja światła

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

Dyfrakcja. interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski

INTERFERENCJA WIELOPROMIENIOWA

OPTYKA FALOWA I (FTP2009L) Ćwiczenie 2. Dyfrakcja światła na szczelinach.

przenikalność atmosfery ziemskiej typ promieniowania długość fali [m] ciało o skali zbliżonej do długości fal częstotliwość [Hz]

Optyka. Optyka geometryczna Optyka falowa (fizyczna) Interferencja i dyfrakcja Koherencja światła Optyka nieliniowa

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

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

WŁASNOŚCI FAL (c.d.)

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

Prawa optyki geometrycznej

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski


Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

BADANIE INTERFEROMETRU YOUNGA

Wykład III. Interferencja fal świetlnych i zasada Huygensa-Fresnela

Wstęp do astrofizyki I

Optyka instrumentalna

Rys. 1 Interferencja dwóch fal sferycznych w punkcie P.

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

3. Materiały do manipulacji wiązkami świetlnymi

Wyznaczanie rozmiarów przeszkód i szczelin za pomocą światła laserowego

Podstawy fizyki sezon 2 8. Fale elektromagnetyczne

POMIAR DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ I SPEKTROMETRU

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

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

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

Wykład FIZYKA II. 8. Optyka falowa

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

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

Ćwiczenie O3-A3 BADANIE DYFRAKCJI NA SZCZELINIE I SIAT- CE DYFRAKCYJNEJ Wstęp teoretyczny

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

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

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

Wykład 6: Reprezentacja informacji w układzie optycznym; układy liniowe w optyce; podstawy teorii dyfrakcji

Kinematyka: opis ruchu

Ćwiczenie 4. Doświadczenie interferencyjne Younga. Rys. 1

Laboratorium TECHNIKI LASEROWEJ. Ćwiczenie 1. Modulator akustooptyczny

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Równania Maxwella. Wstęp E B H J D

ODWZOROWANIE W OŚWIETLENIU KOHERENTNYM

2.6.3 Interferencja fal.

Interferencja. Dyfrakcja.

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Na ostatnim wykładzie

Przedmiot: Fizyka. Światło jako fala. 2016/17, sem. letni 1

WŁASNOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH: INTERFERENCJA, DYFRAKCJA, POLARYZACJA

13. Optyka Interferencja w cienkich warstwach. λ λ

Mikroskop teoria Abbego

ODLEGŁOŚĆ NA PŁASZCZYŹNIE - SPRAWDZIAN

Zjawiska dyfrakcji. Propagacja dowolnych fal w przestrzeni

PODSTAWY DYFRAKCJI WYBRANE ZAGADNIENIA DYFRAKCJI FRAUNHOFERA Krzysztof

Wstęp do astrofizyki I

Pomiar długości fali świetlnej i stałej siatki dyfrakcyjnej.

Promieniowanie dipolowe

Prawa ruchu: dynamika

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

Wykład 6: Reprezentacja informacji w układzie optycznym; układy liniowe w optyce; podstawy teorii dyfrakcji

2. Całkowita liczba modów podłużnych. Dobroć rezonatora. Związek między szerokością linii emisji wymuszonej a dobrocią rezonatora

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

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

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

A r A r. r = , 2. + r r + r sr. Interferencja. Dwa źródła punktowe: Dla : Dla dużych 1,r2. błąd: 3D. W wyniku interferencji:

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

Badanie zjawisk optycznych przy użyciu zestawu Laser Kit

DYFRAKCJA ŚWIATŁA NA POJEDYNCZEJ I PODWÓJNEJ SZCZELINIE

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

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

Interferencja jest to zjawisko nakładania się fal prowadzące do zwiększania lub zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. Interferencja zachodzi dla

GŁÓWNE CECHY ŚWIATŁA LASEROWEGO

28 Optyka geometryczna i falowa

Wykład VI Dalekie pole

Wyznaczanie rozmiarów szczelin i przeszkód za pomocą światła laserowego

XXXI. FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

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

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT

Transkrypt:

Dyfrakcja: Skalarna teoria dyfrakcji: U iω t [ e ] ( t) Re U ( ) ;. c t U ( ; t) oraz [ + ] U ( ) k. U ia s ( ) A e ik r ( rs + r ) cos( n, ) cos( n, s ) ds s r.

Dyfrakcja Fresnela (a) a dyfrakcja Fraunhofera (b), (c): Dyfrakcja Fraunhofera na pojedynczej szczelinie:

ds - element czoła fali w płaszczyźnie szczeliny w odległości s od środka. Fala cząstkowa od ds w środku szczeliny daje w P: de de s de s a ds ω ( t k) (sferyczna) a ds a ds Dla pary ( ± s) : de de s + de+ a ds ( ωt k( + ) ) ( ωt k ksθ ) s trzeba scałkować po s ( b, b ) [ ( ωt k ksθ ) + ( ωt k + ksθ )] a ds de ω ~stałe [ cos( ksθ ) ( t k) ] 3

b a E a ab ( ωt k) cos( ksθ ) ( ksθ ) k θ ( kbθ ) kbθ b ( ωt k) ( ωt k) Drgania wypadkowe harmoniczne, z amplitudą ds zależną od P (przez θ ). β Niech amplituda A A (*) β β kb θ A ab π b θ β - połowa różnicy faz wkładów od brzegów szczeliny. Natężenie: β ~ A A β Dla światła padającego pod kątem i : β π b i Dla β ; β ( + θ ) A β ; Minima dla maksimum główne. β mπ ( m ±, ±,... ) 4

Maksima poboczne dla z przecięć krzywych tg β β (*) β y tg β, y β ) Pierwsze minimum: ( θ b) θ b - odległość do ekranu, d - odległość (na ekranie) do pierwszego minimum szerokość prążka głównego: d b Minima: b θ ± m ; m,, 3... b, m θ b półsfera 5

Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie wektorowo: W punkcie P : A A wszystkie fale cząstkowe w fazie. W pierwszym minimum: δ π między pierwszym a ostatnim fazorem ( δ δ ) A A P pomiędzy zerowym maksimum a pierwszym minimum: Niech δ π (pół okręgu) A π A ( A π A ) 6

Maksimum pierwszego rzędu: A A 3 π ( A πa) 3 Minimum drugiego rzędu: Maksimum drugiego rzędu: A A 5 π A ( A πa) 5 7

δ A A R A R δ R δ (w radianach) ( δ ) A δ A A δ δ Minima: równoodległe dla Maksima: d d δ tg ( m + ) π δ ( δ ) δ ± mπ m,,3... prawie w połowie między minimami przesunięte w stronę centrum, tym mniej, im wyższy rząd. 8

Szerokość połówkowa maksimum zerowego rzędu: δ ( δ ) δ b π θ δ.4 rd 8 (.4 rd ) π θ b.8 b θ π θ b Dyfrakcja Fraunhofera na okrągłym otworze: Dysk Airy ego Odległość kątowa minimów od środka: θ m a m a a-promień otworu 9

Zdolność rozdzielcza wg Rayleigha: Według Rayleigha najmniejsza odległość kątowa dwu obiektów, aby były rozróżnialne, musi wynosić: θ. D min θ min. D Podwójna szczelina: Jedna węższa szczelina Dwie węższe szczeliny Jedna szersza szczelina Dwie szersze szczeliny

Całkujemy d b do d + b : a A k( d + b) θ + k θ k ba β A cosγ ω β β γ π kb θ bθ π kd θ d θ zero: π, π,3π... ( d b) θ [ ( ω t k) ] ( t k) cos β β β zero: π,3π... γ dyfrakcja/interferencja

β i γ są zależne: π bθ bθ β π d θ d θ γ δ γ β β d b ( δ ) Dyfrakcja Fraunhofera na dwu szczelinach wektorowo: f ( θ )? α A π bθ A Między β π A A i [ π b( θ ) ] b( θ ) C C : π π aθ CE A A + A + A cos β ; A

A : A ( + cos β) Niech A A A cos [ π b( θ ) ] π cos b( θ ) aθ A A π Pojedyncza szczelina: [ π b( θ ) ] π a cos b( θ ) π D nterferencja z dwu źródeł: D π θ β [ π b( θ ) ] b( θ ) π θ cos a właściwości dyfrakcyjne pojedynczej szczeliny różnica faz, bo różna odległość od szczelin 3

Dyfrakcja na prostokątnym otworze: β θ π b ; ~ b β β Ω γ π θ i Ω mierzone w poziomie i pionie od prostej prostopadłej do szczeliny. γ γ Siatka dyfrakcyjna: Ae A iϕ a a in iδ iδ e ( + e + e +...) a iδ e inδ inδ ( e )( e ) cos N a iδ iδ ( e )( e ) cosδ ( ) cosα α δ δ 4

( Nδ ) a ( δ ) γ Nγ A a δ γ π d θ a - natężenie od pojedynczej szczeliny: a A β π b θ β ; A s β β β " Nγ "! γ czynnik interferencyjny dla N szczelin Maksimum: tzn. ( N dla γ, π,π... d θ,,... m ) Minima: (dla N γ, π, π... pπ p, N, N - główne maksima) γ pπ N bez p mn (m-rząd) 5

Wiązka ukośna: δ ( i θ ) π π a + ( AB + BC) Maksimum: d ( i θ) m Dla + równanie siatki m : θ i, θ i - wzdłuż prostej d Odchylenie D ( i + θ) cos ( i θ) m D i + θ dla rzędu m: m sec a ( i θ) min D : θ i i n a 6

Dyfrakcja światła białego na siatce: (a) 4nm; (b) 5nm; (c) i Widmo,, 3 4 rzędu - dla danego rzędu: większe odchylenie dla większej długości fali ( θ m d ). Dyspersja siatki: dθ D d m d cosθ 7

Spektrometr: Zdolność rozdzielcza siatki: R - minimalna różnica długości fali, którą można rozdzielić przy długości fali. Obrazy dla sąsiednich długości fali mają spełniać kryterium Rayleigha. Maksimum główne rzędu m dla pierwszym minimum rzędu m dla : ( + ) + musi być w mn + mn m N Przykład: siatka linii, sr 589, 3 nm; Na, 6 nm 4 R Nm ( rząd) D Na : 589 589,3 R,9 nm <, 6 nm 4 nm i 589,6 nm 8