EGY KERESZTPOLARIZÁCIÓS JELENSÉG BEMUTATÁSA FIZIKAI HALLGATÓI LABORATÓRIUMBAN



Hasonló dokumentumok
1. El szó. Kecskemét, február 23. K házi-kis Ambrus

Fókuszált fénynyalábok keresztpolarizációs jelenségei

Elektromágneses hullámok

Líneáris függvények. Definíció: Az f(x) = mx + b alakú függvényeket, ahol m 0, m, b R elsfokú függvényeknek nevezzük.

3. MÉRETEZÉS, ELLENŐRZÉS STATIKUS TERHELÉS ESETÉN

Szilárdságtan. Miskolci Egyetem GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

SZILÁRDSÁGTAN A minimum teszt kérdései a gépészmérnöki szak egyetemi ágon tanuló hallgatói részére (2004/2005 tavaszi félév, szigorlat)

Mechanika II. Szilárdságtan

Elméleti közgazdaságtan I.

10.3. A MÁSODFOKÚ EGYENLET

18. előadás ÁLLANDÓ KÖLTSÉGEK ÉS A KÖLTSÉGGÖRBÉK

KÁOSZ EGY TÁLBAN Tóthné Juhász Tünde Karinthy Frigyes Gimnázium (Budapest) Gócz Éva Lónyai Utcai Református Gimnázium

Acélszerkezetek. 2. előadás

Numerikus módszerek 5. Közönséges differenciálegyenletek numerikus megoldása

MEREVSZÁRNYÚ REPÜLŐGÉPEK VEZÉRSÍK-RENDSZEREINEK KIALAKÍTÁSA 3 REPÜLŐKÉPESSÉG

Néhány érdekes függvényről és alkalmazásukról

KÖZPONTI STATISZTIKAI HIVATAL NÉPESSÉGTUDOMÁNYI KUTATÓ INTÉZET KUTATÁSI JELENTÉSEI 51.

Az alkalmazott matematika tantárgy oktatásának sokszínűsége és módszertanának modernizálása az MSc képzésében

2. Koordináta-transzformációk

6. HMÉRSÉKLETMÉRÉS. A mérés célja: ismerkedés a villamos elven mköd kontakthmérkkel; exponenciális folyamat idállandójának meghatározása.

GEOMETRIAI OPTIKA - ÓRAI JEGYZET

NÉMET NYELV 5. OSZTÁLY

x y amelyeket az összenyomhatatlanságot kifejezőkontinuitási egyenlet egészít ki: v x p v

9. évfolyam feladatai

Közgazdaságtan - 3. elıadás

Lepárlás. 8. Lepárlás

Analízis I. jegyzet. László István november 3.

Digitál-analóg átalakítók (D/A konverterek)

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Kapcsolástechnika

Összpontszám: 100 pont Beküldési határ: 40 pont

VASBETON LEMEZEK. Oktatási segédlet v1.0. Összeállította: Dr. Bódi István - Dr. Farkas György. Budapest, május hó

SZERKEZETÉPÍTÉS. lgb_se008_3. Széchenyi István Egyetem

Az AAA AUTO Group N.V évi előzetes Nem Auditált Konszolidált Pénzügyi Beszámolója

492 Lantos-Kiss-Harmati: Szabályozástechnika gyakorlatok. 7. Gyakorlat

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

A rádió* I. Elektromos rezgések és hullámok.

Másodfokú függvények

KHEOPS Tudományos Konferencia, AMBRUS ATTILÁNÉ Egyetemi főtanácsadó 1, NYME KTK, Sopron. Az egyéni vállalkozók adó és járulékterheinek alakulása

Steh dazu! A Magyarországi Németek Országos Önkormányzata stratégiája 2020-ig. Magyarországi Németek Országos Önkormányzata

Érettségi vizsgatárgyak elemzése tavaszi vizsgaidőszakok FÖLDRAJZ

A RUGALMAS GYÁRTÓRENDSZEREK MŰVELETTÍPUSON ALAPULÓ KAPACITÁSELEMZÉSÉNEK EGYSZERŰSÍTÉSE

A PERMETEZETT SZŐLŐ ÉS GYÜMÖLCS FOGYASZTÁSA

T/4743/... Tisztelt Elnök Úr!

Szubjektív feszültség és munkastressz a házasok életében Összehasonlítás Európa 24 országában

2007. évi CXXVII. törvény az általános forgalmi adóról. ELSŐ RÉSZ ÁLTALÁNOS RENDELKEZÉSEK I. Fejezet ALAPVETŐ RENDELKEZÉSEK Bevezető rendelkezés

5. ROBOTOK IRÁNYÍTÓ RENDSZERE Robotok belső adatfeldolgozásának struktúrája

Tartóprofilok Raktári program

VI/2235/2012. AB határozat az Országos Választási Bizottság 6/2012. (I. 16.) OVB határozata vizsgálatáról

SZENT ISTVÁN EGYETEM

Na, hát akkor tegyünk rendet a fejekben. Nem lesz egyszerű, mert úgy látom nagy a baj.

13. Tárcsák számítása. 1. A felületszerkezetek. A felületszerkezetek típusai

1. feladat. 2. feladat

2007. évi CXXVII. törvény az általános forgalmi adóról

Kézikönyv a belső egységeken átnyúló folyamatok szabályozására

Felhasználói kézikönyv

Tervezett erdőgazdálkodási tevékenységek bejelentése

Üdvözölöm a Synchro Game termelési szimulációs tréning. résztvevőit a Festo nevében

E l ő t e r j e s z t é s a Társult Képviselő-testület április 30-án tartandó ülésére

ÉPÍTÉSZETI ÉS ÉPÍTÉSI ALAPISMERETEK

G H I 1! 1) 1( 1# 2) 1$ E. 1@ e d c 1% F 2@ 1* 1&

AZ EURÓPAI PARLAMENT ÉS A TANÁCS 1166/2008/EK RENDELETE. (2008. november 19.)

Városlődi díszkulacs

Új Szöveges dokumentum 10/2006. (II. 16.) OGY HATÁROZAT AZ ÚJ ORSZÁGOS FOGYATÉKOSÜGYI PROGRAMRÓL 1 10/2006 (II. 16.) Országgyőlési Határozat az új

Az egyéni és társas gazdaságok gazdasági szerepének f bb jellemz i a magyar mez gazdaságban

A helyi közösségi közlekedés hálózati és menetrendi felülvizsgálata és fejlesztése Pécsett. Megbízó: Pécs Megyei Jogú Város Önkormányzata

Global Gym kézikönyv




Egyváltozós függvények differenciálszámítása II.

Többváltozós függvények Riemann integrálja

Algoritmuselmélet. Katona Gyula Y. Számítástudományi és Információelméleti Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. 7.

ÉRINTÉSMENTES TACHOGRÁF (FORDULATSZÁMMÉRŐ) DM-2234B

12.6. ÉRETTSÉGI GYAKORLÓ FELADATSOROK

AZ ÓVODA ÉS AZ ISKOLA KÖZÖTTI ÁTMENET (SZÜLŐI KÉRDŐÍV JANUÁR)

Lovassy László Gimnázium rekonstrukciója, bővítése Veszprém

Hajtatott paprika fajtakísérlet eredményei a lisztharmat elleni növényvédelmi technológiák és a klímaszabályozás tükrében

103. számú melléklet: 104. számú Elıírás. Hatályba lépett az Egyezmény mellékleteként január 15-én

élelmiszer-vásárlási tudatosság és fogyasztói ellenállásra való hajlandóság

Áttekintés 2. Műszaki adatok 3. A műszer beállítása 4. Műveletek 7. Üzenetkódok 9. A pontosság ellenőrzése 10. Karbantartás 13.

ESETTANULMÁNY II. A nagyváros és környéke területpolitikai sajátosságai a kistérségi rendszer működése szempontjából. című kutatás

Dohánytermelési kisérletek.

A 2092 Budakeszi, Fő utca 108. szám alatt található Erkel Ferenc Művelődési Központ épületére vonatkozó műszaki állapot értékelés

MŰSZAKI ADATOK GARANCIA

Az emberi test. 23. Megnyílik a világ A látás

KUTATÁSI BESZÁMOLÓ. A terület alapú gazdaságméret és a standard fedezeti hozzájárulás (SFH) összefüggéseinek vizsgálata a Nyugat-dunántúli régióban

... Küzdeni, felragyogni, gyõzni a vízen! Ez az élet, nem az üldögélés a kikötõben!

A KÁRPÁT-MEDENCE EXTRÉM HŐMÉRSÉKLETI ÉS CSAPADÉK INDEXEINEK XX. SZÁZADI VÁLTOZÁSAI. Bartholy Judit, Pongrácz Rita

R E G É C, A V Á R R O M H A S Z N O S Í T Á S A GYŐRFFY ZOLTÁN, KORMÁNYOS ANNA, VARGA BENCE ÉPÍTÉSZETI ÖTLETPÁLYÁZAT MESTERISKOLA XX.

PÁLYÁZATI KIÍRÁS. Jelen pályázat kiírásának fő célkitűzése a Borfesztivál jubileumi arculatának megtervezése.

Síkban polarizált hullámok síkban polarizált lineárisan polarizált Síkban polarizált hullámok szuperpozíciója cirkulárisan polarizált

Magyarországi lelkigondozó szolgálatok hálózati együttműködésének lehetőségei és kihívásai

A Tolna Megyei Önkormányzat Közgyűlésének április 25-i ülése 23. számú napirendi pontja

A MAGYARORSZÁGI TERMESZTÉSŰ DOHÁNYOK NITROGÉN TÁPANYAG IGÉNYE A HOZAM ÉS A MINŐSÉG TÜKRÉBEN. Gondola István

TARTALOM JEGYZÉK ALÁÍRÓLAP

Teljes függvényvizsgálat példafeladatok

MÁRIA engesztelő népe 1 166,

IDŐSOROS ROMA TANULÓI ARÁNYOK ÉS KIHATÁSUK A KOMPETENCIAEREDMÉNYEKRE*

Online kérd íves felmérés a Gazdálkodás olvasóinak és szerz inek körében

Átírás:

Fiia Modern fiia GY KRSZTPOLARIZÁCIÓS JLNSÉG BMUTATÁSA FIZIKAI HALLGATÓI LABORATÓRIUMBAN DMONSTRATION OF AN OPTICAL CROSS- POLARIZATION FFCT IN A STUDNT LABORATORY Kőhái-Kis Ambrus, Nag Péter 1 Kecseméti Főisola, GAMF Kar, Terméset- és Műsai Alaptudománi Tansé 1 a LT Fiia Tanítása dotori program hallgatója ÖSSZFOGLALÁS A terjedés iránára merőlegesen véges iterjedésű fénnalábo viseledése már meglepően nag transverális nalábmérete mellett is jelentős eltéréseet mutat a isolában tanított sí-fénhullámo viseledésétől. grést a lineárisan poláros fénnalábna is van longitudinális eletromos tere. Másfelől még a beesés síjában vag arra merőlegesen polariált fénnalábna iotróp öege határfelületéről történő törése vag vissaverődése esetén sem teljesül, hog a imenő fénnaláb polariáció-irána megegei a beeső fénnaláb polariáció-iránával. Dolgoatunban bemutatju a véges transverális iterjedésű fénnalábona e nem öismert viseledését, és eg fiia saos hallgatói laboratóriumban is önnedén elvégehető mérést javasolun anna demonstrálására. BVZTÉS Minden fiia saos hallgató megismeredi már a öépisolában is, de a beveető fiia uruso során mindenéppen a féntörés-vissaverődés alaptörvéneivel. Megtanulja, hog iotróp öege határfelületén a beeső fén irána, a beesési merőleges és a megtört, illetve a vissavert fénsugara eg síban fesene. Továbbá megtudja, hog a beesési síban, illetve arra merőlegesen polariált fén megtört, illetve vissavert fénnalábjána polariáció-irána marad a eredeti. törvéne een egserű formájuban pontosan aonban csa aor teljesülne, ha a beeső, a vissavert és a megtört fén végtelen síhullám formájában van jelen. Véges transverális iterjedésű fénnalábo esetén a fén polariációjára vonatoó, fent említett törvéne pontosan már nem teljesülne. Véges fénnalábona még iotróp öege sí határfelületéről vissavert vag megtört nalábjaiban aor is megjeleni a beeső fén polariáció-iránára merőleges polariáció, ha a beeső fén a beesési síban vag arra merőlegesen poláros. A megjelenő új, erestpolariáció erőssége annál nagobb, minél erősebben határolt, fóusált a beeső fénnaláb [1]. Nem is teinthető meglepőne e erestpolariációs jelenség nagon erősen, például mirosóp-objetívvel fóusált fénnalábo esetén. Talán meglepőbb aonban a, hog e jelenség már csa is mértében sét- vag össetartó, úgneveett paraiális fénnalábonál is éslelhető. hhe csa olan egserű esööre van süség, amele talán minden, fiiát tanító felsőotatási intémén fiiai sertárában is megtalálhatóa. g He-Ne léerre, ét demonstrációs célra hasnálatos lineáris polariátorra, eg 5-10 cm-es fóustávolságú lencsére és eg sí üvegfelületre, esetleg eg CCD vag CMOS digitális amerára van süség a jelenség demonstrációjáho. 301

Fiia Modern fiia Jelen dolgoatban röviden átteintjü a optiai erestpolariációs jelenség alapvető jellemőit és felváolju eg tanulságos, a hallgatói laboratóriumoba is beállítható ísérlet résleteit, a megfigelhető jelenségeet. LMÉLTI ÁTTKINTÉS A öveteőben elősör röviden átteintjü - a egserűség edvéért lineárisan polariált fénnalábo alapesetére - a véges fénnalábo és a erestpolariációs jelenség alapvető jellemőit. Képeljün el eg Descartes-féle oordináta-rendser -tengele iránában terjedő, issé séttartó véges fénnalábot. A résleteendő jelensége megértéséhe a fénnalábra leginább eletromágneses síhullámo össegeént, integráljaént érdemes gondolni [2]. A eletromos és a mágneses tér a fén síhullámána terjedési iránára merőlegesen reegne, egmással fáisban és egmásra is merőleges iránoban. Véges fénnaláb végtelen so eletromágneses síhullám eredőjeént áll elő. g adott transverális felületen, eg --síon megadott eletromos térerősség-eloslásból, anna foltonos Fourier-transformálásával aphatju meg a fénnaláb síhullám össetevőine eletromos térerőssége iránát, nagságát és fáisát is rögítő omple, vetoramplitúdóit [2]. A íg nert spetrumban annál nagobb és hullámsámvetor-omponensehe tartoi jelentős nagságú térerősség-amplitúdó, minél erősebb a fénnaláb sét-, illetve össetartása, aa fóusáltsága. Belátható, hog nem lehet olan lineárisan poláros véges fénnalábot elteni, amine csupán eg, pl. -iránú térerősség-omponense ülönböi érustól. Ha csa a -iránú transverális térerősséget seretnén megtartani, aor a, vetoramplitúdóomponense érustól nilván ülönböne, aonban a mási transverális iránba eső, - iránú térerősség aonosan nulla volta miatt a, vetoramplitúdó omponense minden és esetén éruso. A össes síhullám-omponensre teljesülne aonban Mawell törvénei, íg a sabad töltésetől mentes térbeli síhullámain hullámsám- és térerősség-vetorána omponenseire a össefüggést eredménei a más néven Gauss-tételént is ismeretes törvén. (1)-ből a - iránú térerősség omponenseine érus volta miatt apju:, 0 (1),. (2) A (2) éplet alapján látható, hog a síhullám-össetevő -iránú térerőssége nem nulla, aa a véges fénnalábna van longitudinális iránú eletromos térerőssége is. Minél erősebben fóusált a fénnaláb, annál erősebb a longitudinális eletromos térerősség. Megmutatható, hog alapmódusú Gauss-eloslású transverális térerősség-eloslású fénnalábo longitudinális eletromos térerőssége helfüggéséne jellemő eloslása a 1. ábra serinti. A síhullám-össetevő eletromos és mágneses terei nagságána arána ötött, eért a síhullámo eletromos térerőssége ismeretében meghatároható a fénnaláb mágneses tere is. Lineárisan poláros eletromos terű véges fénnaláb mágneses tere nem lineárisan polariált. Lineárisan polariált mágneses terű véges fénnalábna pedig a eletromos tere nem lineárisan poláros. A lineárisan polariált eletromos terű nalábot a egserű előállíthatóság tünteti i: eg erősen aniotróp elnelési jellemőel bíró lemeen merőleges iránban átjuttatva elthető. 302

Fiia Modern fiia 1. ábra: A -iránban polariált alapmódusú Gauss-fénnaláb longitudinális tere. A aniotróp elnelőépességű lemeből ésült polariátoro, a ettőstörő (pl. Glan- Thompson) ristáloon történő féntörést hasnáló és a beesési síban és arra merőlegesen poláros fénössetevő erősen eltérő áterestő-épességén alapuló (véonréteg-sereet) polariátoro mind ülönböő polariációs állapotoat eltene véges beeső fénnalábo esetén. A aniotróp elnelőépességű lemeből ésült polariátoroal előállított fénnalábo a egserű elméleti leírhatóságu mellett aért is érdeese, mert iotróp anagból ésült lencsével séles lineárisan polariált fénnaláb fóusálásával nagon jó öelítéssel is ilet állíthatun elő. A gaorlatban aonban óvatosna ell lennün, mert a egébént jó minőségű lencséne is van sámottevő ettőstörése, ami a fóusált fénnaláb polariációját megváltotathatja. Kerestpolariációs jelenségene neveü aoat a polariációs jelenségeet, meleet a fénnalábo véges iterjedését elhanagoló étdimeniós modell alapján nem, csa a teljes háromdimeniós vetoros leírás alapján lehet értelmeni. Itt ét erestpolariációs jelenséget tárgalun. A poláros fénnaláb fóusálása során fellépő jelenséget csupán aért teintjü, hog rámutassun, hog anna gengesége miatt a nem játsi léneges serepet a javasolt ísérletben. A iotróp öege sífelületén beöveteő jelenség pedig a javasolt ísérletben figelendő meg. Véges méretű fénnalábo iotróp öege határfelületén beöveteő erestpolariációs jelenségéne megértéséhe a fénnalábora síhullámo superpoíciójaént érdemes gondolni. g Descartes-rendser -tengele iránába terjedő, ideális aniotróp elnelésű leme-polariátorral -iránban polariált fénnalábban a eletromos térerősség -iránú össetevője érus. nne megfelelően a fénnalábot alotó síhullám-össetevőben is nulla a eletromos térerősség -iránú omponense. Mior a fénnaláb sí határfelületre érei, a beeső naláb beesési síja nem les aonos a fénnalábot alotó aon síhullám-össetevő beesési síjával, amele terjedési irána nem illesedi a beesési síba (ferde síhullám-össetevő). síhullámo eletromos térerőssége hiába van a fénnaláb beesési síjában vag arra merőleges iránban, a síhullám-össetevőne a heli beesési síban és arra merőlegesen is van eletromos térerőssége. Márpedig a síhullámo törését és vissaverődését leíró Fresnel-egüttható a beesési síban és arra merőlegesen poláros beeső síhullámora általában eltérő áterestési és vissaverési egütthatóat adna. A ferde síhullám-össetevő töréséne és vissaverődéséne leírásáho anna térerősségét fel ell bontani a síhullám heli beesési síjában és arra merőlegesen regő omponensere. en omponense általában eltérő Fresnel-egütthatói határoá meg a törés, illetve a vissaverődés eredméneént apott síhullám eletromos térerősségéne omponenseit. Ha a Fresnel-egüttható eltérőe a beesési síban és a arra merőleges síhullámo esetére, aor a megtört, illetve vissavert síhullám eredő térerősség-vetorától 303

Fiia Modern fiia nem várhatju el, hog a fénnaláb beesési síjába illesedjen. Márpedig, ha a síhullámössetevőne van a fénnaláb beesési síjában fevő és arra merőleges térerősségomponense is, aor a síhullámo felössegéséből nerhető fénnalábra is elmondható ugane. el beláttu, hog még a beesési síban vag arra merőlegesen polariált fénnalábo törése s vissaverődése során is megjeleni a beeső fénnalábból hiánó polariációs össetevő, méghoá annál erősebben, minél jobban eltérne a beeső fénnaláb beesési söge öelében a beesési síban és a arra merőlegesen poláros fénre vonatoó Fresnel-egüttható. 2. ábra: A -iránban polariált fén vissavert nalábjában a -iránban polariált össetevőne a beesési sí (- sí) ét oldalán eg-eg maimummal rendeleő intenitáseloslása van. gondolatmenetből a is övetei, hog a beesési sí ét oldalán, attól elhajló, ferde iránoban várható a legerősebb erestpolariációs jelenség, míg a beesési sí mentén ilen hatás nem lép föl. e alapján nem meglepő, hog a alapmódusú Gauss-eloslású lineárisan poláros fénnaláb iotróp öege sí határfelületén beöveteő törése, illetve vissaverődése során eltett erestpolariációs fénnaláb-össetevőjéne transverális intenitás-eloslása a 2. ábrán megfigelhető módon a beesési sí ét oldalán simmetriusan eg-eg maimummal rendelei. JAVASOLT KÍSÉRLT A iotróp dieletriumo határfelületén a Brewster-sög (polariációs sög) öelében megjelenő erestpolariációs jelenség olan érdees jegeet mutat, amele ülönösen érdemessé tesi a hallgatóna történő demonstrációra. A erestpolariációs jelenség minden iotróp dieletrium határfelületén, minden olan beesési sög mellett megfigelhető, amel sög öelében a áterestési, illetve a vissaverési téneő értéei ülönböne a beesési síban és a arra merőlegesen poláros fén esetén. A határfelület Brewster-söge öelében megjelenő erestpolariációs jelenség (lásd a 3. ábrát) aonban még társul eg mási érdees jelenséggel: a beesési síban polariált beeső fénnaláb esetén a vissavert fénnalábna mind a beesési síban, mind a beesési síra merőlegesen polariált omponense (a 2. ábrán mutatottho hasonlóan) elsőrendű Hermite-Gauss eloslást mutat. Továbbá, ha a vissavert fénnalábot eg örbeforgatott lineáris polariátor mögött semléljü, aor eg sintén örbeforduló (váltoó intenitású) elsőrendű Hermite-Gauss eloslást figelhetün meg. 304

Fiia Modern fiia 3. ábra: A javasolt ísérleti elrendeésben eg üvegprima mellett eg fóusáló ( f 1 ) és eg leépeő ( f 2 ) lencse, valamint ét lineáris polariátor ( P 1 és P 2 ) ap serepet. a) b) c) 4. ábra: A 3. ábrán mutatott elrendeésben a ülönböő söge esetén a imeneten megfigelhető fénintenitás-elosláso (a: 0 ; b: 45 ; c: 90 ). A is fénintenitás miatt jelenség megfigelése csa elsötétített heliségben lehet sieres. A ísérlethe nem süséges speciális minőségű lineáris polariátor, például a Lebold- Didactic által forgalmaott demonstrációs polársűrő fóliá is megfelelne a célna. A hallgatói laboratóriumban ísérleti feladatént iadható a analiátor elfordulási söge és a fénfolt-alao elfordulási söge öti apcsolat visgálata [3]. A téma iránt érdelődőne javasolju a tárgalt jelenséget bemutató [4] honlapun megteintését. IRODALOMJGYZÉK 1. Kőhái-Kis Ambrus: Optics Communications, 253, 28, 2005. 2. M. Born,. Wolf: Principles of optics, Cambridge Universit Press, UK, 1999. 3. Kőhái-Kis Ambrus: Gauss-fénnalábo alalmaása femtoseundumos léere terveésében és erestpolariációs jelensége visgálatában, Dotori érteeés, Segedi Tudománegetem Fiia Dotori Isola, 2005. (http://dotori.bibl.useged.hu/385/) 4. http://pol.uw.hu 305