Metody Optyczne w Technice. Wykład 2 Fala świetlna

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

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

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

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

Prawa optyki geometrycznej

Lekcja 81. Temat: Widma fal.

Fale elektromagnetyczne w dielektrykach

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

Całkowity strumień pola elektrycznego przez powierzchnię zamkniętą zależy wyłącznie od ładunku elektrycznego zawartego wewnątrz tej powierzchni.

Fale elektromagnetyczne to zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego.

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Podstawy fizyki wykład 8

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

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wykład I Krzysztof Golec-Biernat Optyka 1 / 16

PODSTAWY BARWY, PIGMENTY CERAMICZNE

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

Techniczne podstawy promienników

Ćwiczenia z mikroskopii optycznej

Wstęp do astrofizyki I

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Światło fala, czy strumień cząstek?

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014.

ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS

Chemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki

Własności optyczne półprzewodników

Podstawy fizyki sezon 2 8. Fale elektromagnetyczne

39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY.

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

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

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Wstęp do astrofizyki I

Widmo fal elektromagnetycznych

Fotonika. Plan: Wykład 3: Polaryzacja światła

Równania Maxwella. roth t

Elementy optyki relatywistycznej

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

Ψ(x, t) punkt zamocowania liny zmienna t, rozkład zaburzeń w czasie. x (lub t)

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

Fizyka elektryczność i magnetyzm

Właściwości optyczne. Oddziaływanie światła z materiałem. Widmo światła widzialnego MATERIAŁ

L.P. DZIAŁ TEMAT NaCoBeZu kryteria sukcesu w języku ucznia

Optyka. Wykład XII Krzysztof Golec-Biernat. Dyfrakcja. Laser. Uniwersytet Rzeszowski, 17 stycznia 2018

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

Wprowadzenie do optyki nieliniowej

ZADANIE 111 DOŚWIADCZENIE YOUNGA Z UŻYCIEM MIKROFAL

Fale elektromagnetyczne

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

Optyka stanowi dział fizyki, który zajmuje się światłem (także promieniowaniem niewidzialnym dla ludzkiego oka).

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Zjawisko interferencji fal

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

Oddziaływanie promieniowania X z materią. Podstawowe mechanizmy

Wykład XIV: Właściwości optyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Fale elektromagnetyczne

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Analiza spektralna widma gwiezdnego

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

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


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

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

L.P. DZIAŁ TEMAT NaCoBeZu kryteria sukcesu w języku ucznia

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

POLARYZACJA ŚWIATŁA. Uporządkowanie kierunku drgań pola elektrycznego E w poprzecznej fali elektromagnetycznej (E B). światło niespolaryzowane

Dzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7

ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Fala jest zaburzeniem, rozchodzącym się w ośrodku, przy czym żadna część ośrodka nie wykonuje zbyt dużego ruchu

Podstawy fizyki sezon 2 6. Równania Maxwella

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

Wprowadzenie do technologii HDR

Zjawisko interferencji fal

ZESTAW PYTAŃ I ZAGADNIEŃ NA EGZAMIN Z FIZYKI sem /13

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

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

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

Zwierciadło kuliste stanowi część gładkiej, wypolerowanej powierzchni kuli. Wyróżniamy zwierciadła kuliste:

ELEMENTY OPTYKI Fale elektromagnetyczne Promieniowanie świetlne Odbicie światła Załamanie światła Dyspersja światła Polaryzacja światła Dwójłomność

WŁASNOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH: INTERFERENCJA, DYFRAKCJA, POLARYZACJA

Falowa natura materii

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

FIZYKA KLASA III GIMNAZJUM

Powtórzenie wiadomości z klasy II. Elektromagnetyzm pole magnetyczne prądu elektrycznego

Własności optyczne półprzewodników

Własności optyczne materii. Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią?

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

Zjawisko interferencji fal

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT

- Strumień mocy, który wpływa do obszaru ograniczonego powierzchnią A ( z minusem wpływa z plusem wypływa)

Transkrypt:

Metody Optyczne w Technice Wykład Fala świetlna

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 +

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

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

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

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

Prawa Gaussa, Faradaya, Ampere a

Równania Mawella t E E B t B E B E + µε µσ ε ρ 0 0 0 0 0 t B B t E E ε µ ε µ

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

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

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

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

Fotony E h

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

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.

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.

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

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.

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.

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)

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

Mikroale Częstotliwości od 1 300 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.

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

Podczerwień (IR) Częstotliwości 300 GHz - 400 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

Światło (VIS) 380 780 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!

Nadiolet (UV) Częstotliwości od 800 THz do 34 000 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

Promieniowanie X (roentgenowskie) Częstotliwości 4 PHz 50 000 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

Promieniowanie gamma Energie otonów z zakresu 10 kev 10 000 PeV najkrótsze promieniowanie elektromagnetyczne Natura czysto korpuskularna Powstaje w reakcjach jądrowych