Hullámoptika II.Két fénysugár interferenciája

Hasonló dokumentumok
Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Ψ - 1/v 2 2 Ψ/ t 2 = 0

Optika fejezet felosztása

XVIII. A FÉNY INTERFERENCIÁJA

Gyakorló feladatok Fizikai optikából

egyetemi tanár, SZTE Optikai Tanszék

Legyen a rések távolsága d, az üveglemez vastagsága w! Az üveglemez behelyezése

Optika gyakorlat 1. Fermat-elv, fénytörés, reexió sík és görbült határfelületen. Fermat-elv

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Fazorok március 18.

ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Optika 8. (X. 5)

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

Lézer interferometria Michelson interferométerrel

SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.0

- abszolút törésmutató - relatív törésmutató (más közegre vonatkoztatott törésmutató)

Elektromágneses hullámok - Interferencia

5.1. ábra. Ábra a 36A-2 feladathoz

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

Elektrooptikai effektus

Optika. sin. A beeső fénysugár, a beesési merőleges és a visszavert, illetve a megtört fénysugár egy síkban van.

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

A hullámoptika alapjai

A hullámok terjedése során a közegrészecskék egyensúlyi helyzetük körül rezegnek, azaz átlagos elmozdulásuk zérus.

P vízhullámok) interferenciáját. A két hullám hullámfüggvénye:

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Speciális relativitás

Az optika tudományterületei

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 1. (b) Rugalmas hullámok. Utolsó módosítás: szeptember 28. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

[ ]dx 2 # [ 1 # h( z,t)

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

2. OPTIKA. A tér egy pontján akárhány fénysugár áthaladhat egymás zavarása nélkül.

Digitális tananyag a fizika tanításához

OPTIKA. Vozáry Eszter November

s levegő = 10 λ d sin α 10 = 10 λ (6.1.1)

Sorozatok és Sorozatok és / 18

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

Fényhullámhossz és diszperzió mérése


Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Geometriai Optika (sugároptika)

Elektromágneses hullámok - Hullámoptika

Hullámok tesztek. 3. Melyik állítás nem igaz a mechanikai hullámok körében?

c v A sebesség vákumbanihoz képesti csökkenését egy viszonyszámmal, a törémutatóval fejezzük ki. c v

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

Bevezetés. 1. fejezet. Algebrai feladatok. Feladatok

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

Optikai alapmérések. Mivel több mérésről van szó, egyesével írom le és értékelem ki őket. 1. Törésmutató meghatározása a törési törvény alapján

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

Fény, mint elektromágneses hullám, geometriai optika

A fény visszaverődése

Távolságmérés hullámokkal. Sarkadi Tamás

A levegő törésmutatójának mérése Michelsoninterferométerrel

Függvényhatárérték és folytonosság

Optika. Horváth András SZE, Fizika és Kémia Tsz szeptember 29.

A gravitációs hullámok miért mutathatók ki lézer-interferométerrel?

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

1. ábra Tükrös visszaverődés 2. ábra Szórt visszaverődés 3. ábra Gombostű kísérlet

Optika és Relativitáselmélet

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

OPTIKA. Geometriai optika. Snellius Descartes-törvény szeptember 19. FIZIKA TÁVOKTATÁS

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

A geometriai optika. Fizika május 25. Rezgések és hullámok. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május 25.

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Az éter (Aetherorether) A Michelson-Morley-kísérlet

Kísérletek modulált ultrahanggal

OPT TIKA. Hullámoptika. Dr. Seres István

MateFIZIKA: Szélsőértékelvek a fizikában

Optika gyakorlat 7. Fresnel együtthatók, Interferencia: vékonyréteg, Fabry-Perot rezonátor

NE HABOZZ! KÍSÉRLETEZZ!

25. Képalkotás. f = 20 cm. 30 cm x =? Képalkotás

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Optomechatronika I Antal Ákos


Hullámtan. A hullám fogalma. A hullámok osztályozása.

Lineáris algebra 2. Filip Ferdinánd december 7. siva.banki.hu/jegyzetek

2. Miért hunyorognak a csillagok? Melyik az egyetlen helyes válasz? a. A Föld légkörének változó törésmutatója miatt Hideg-meleg levegő

Speciális relativitás

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

Orvosi Biofizika A fény biofizikája

A fény terjedése és kölcsönhatásai I.

OPTIKA. Ma sok mindenre fény derül! /Geometriai optika alapjai/ Dr. Seres István

2. gyakorlat. A polárkoordináta-rendszer

Hangintenzitás, hangnyomás

Fizikai optika (Vázlat)

Rezgések és hullámok

Véletlen bolyongás. Márkus László március 17. Márkus László Véletlen bolyongás március / 31

A loxodrómáról. Előző írásunkban melynek címe: A Gudermann - függvényről szó esett a Mercator - vetületről,illetve az ezen alapuló térképről 1. ábra.

Shor kvantum-algoritmusa diszkrét logaritmusra

Az elektromágneses hullámok

9. Tétel Els - és másodfokú egyenl tlenségek. Pozitív számok nevezetes közepei, ezek felhasználása széls érték-feladatok megoldásában

Átírás:

Hullámoptika II. Két fénysugár interferenciája 2007. november 9.

Vázlat 1 Bevezet 2 Áttekintés Két rés esetének elemzése 3 Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek

Rezgések és hullámok Rezgéseket már tudunk összeadni. Hullámmozgás során a közeg pontjai rezg mozgást végeznek tudunk hullámokat is összeadni.

A Huygens-Fresnel elv A hullámfelület minden pontja elemi hullámok kiindulópontja és ezek ered je adja a kés bbi hullámképet. Ez minden hullámtani számítás alapja. Szélesed réssorozat: Egy kis lyuk. Szélesebb rés. Még szélesebb rés. Nagyon széles rés. Valóban sok kis gömbhullámból összejön a síkhullám? 2 forrás. 5 forrás. 10 forrás.

Egy rés esete Bevezet Áttekintés Két rés esetének elemzése Az el z ek szerint 1 igen keskeny résen teljesen szétszóródik a fény.

Két rés esete Bevezet Áttekintés Két rés esetének elemzése A két lyukból induló hullámok interferenciáját kapjuk. s 1 s 2

1 és 2 rés erny re vetítve Áttekintés Két rés esetének elemzése fény fény interferencia-kép 1 rés felfogó ernyő 2 rés felfogó ernyő

Általános eset Bevezet Áttekintés Két rés esetének elemzése s 1 s 2 Er sítés: s 1 s 2 = nλ, ahol n tetsz leges egész szám. Max. gyengítés: s 1 s 2 = (n + 1/2)λ (Ok röviden: a rezgések összeadásánál a fáziskülönbség számít. Ez k s = 2π/λ s. Ha ez 2π egész számú többszöröse, akkor van azonos fázis.)

Szemléltetés Bevezet Áttekintés Két rés esetének elemzése Az er sítési és max. gyengítési irányok hiperbolákat határoznak meg. 2 forrás: közel, távolabb, még távolabb, messze. Átekint ábra különböz méretskálákon:

Erny t l távoli eset Bevezet Áttekintés Két rés esetének elemzése Igen fontos speciális eset. s 1 α s s 2 a α α a sin α s 1 s 2 a sin α ezért az er sítés feltétele: a max. gyengítésé: a sin α n = nλ sin α n = n λ a sin β n = (n + 1/2) λ a

Erny t l távoli eset (folyt) Áttekintés Két rés esetének elemzése Tehát ha s 1 a, akkor a hiperbolák egyenesekkel közelíthet k. n=2 n=1 n=0 n= 1 n=1 n=0 n= 1 α 1 n=1 n=0 d n= 2 n= 2 kioltás erősítés h Ez itt is látszik:

Az összeköt egyenes menti eset Áttekintés Két rés esetének elemzése s 1 s 2 h a l Nyilván: s 1 = (a + l) 2 + h 2, s 2 = l 2 + h 2

Áttekintés Két rés esetének elemzése Az összeköt egyenes menti eset s 1 s 2 h a l Nyilván: s 1 = (a + l) 2 + h 2, s 2 = l 2 + h 2 s 1 = l 2 + h 2 + a 2 + 2al = l 2 + h 2 1 + a2 + 2al l 2 + h 2

közelítés Bevezet Áttekintés Két rés esetének elemzése Ha l a, akkor Ezért: a 2 + 2al 2al alkalmazható a 1 + ε 1 + ε/2 közelítés s 1 ) l 2 + h (1 2 2al + = 2(l 2 + h 2 s 2 + ) s 1 s 2 Er sítés feltétele: s 1 s 2 = nλ, azaz al l 2 + h 2 n al l 2 + h 2 = nλ h 2 n = l 2 ( a 2 al l 2 + h 2 n 2 λ 2 1 )

Áttekintés Két rés esetének elemzése Interferencia körök az összeköt egyenesen Az el z ek szerint az er sítés körkörösen valósul meg az erny n h n sugárral: ( ) a hn 2 = l 2 2 n 2 λ 2 1 Megállapítható: Csak akkor van megoldás, ha a > nλ. Ha a növekszik, egyre több megoldás lesz. h n értékei nem egyeneletesen n nek.

Példák Bevezet Áttekintés Két rés esetének elemzése Pl. ha a = 10λ, akkor: n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 hn/l 9,95 4,90 3,33 2,29 1,73 1,33 1,02 0,75 0,48 0,0 Ha a = 1000λ, akkor: n 1000 999 998 997 996 995 994 993 992 hn/l 0 0,045 0,063 0,078 0,090 0,100 0,110 0,119 0,127 A sötét-világos körök sugarai egyre s r södnek.

Young kétrés-kísérlete Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek Minek a lencse? Ez hozza be a végtelen távolságot végesbe.

A Fresnel-féle kett s prizma Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek Az erny középs tartományára kétféle úton is eljut a fény. Ez egyenérték a forrás (S) képeivel (S 1, S 2 ) való helyettesítésével, azaz kétrés-interferencia-képeket kapunk.

A Fresnel-tükör Bevezet Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek Az erny középs tartományára kétféle úton is eljut a fény. Ez egyenérték a forrás (S) képeivel (S 1, S 2 ) való helyettesítésével, azaz kétrés-interferencia-képeket kapunk.

A Lloyd-tükör Bevezet Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek A Fresnel-tükör egyszer sítve: az egyik sugármenet direkt. Különbség: a tükrön való visszaver déskor π fázisugárs van, ezért itt az er sítési és gyengítési helyek felcserél dnek.

A Michelson-interferométer elvi vázlata Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek Távolság a forrástól az erny ig: illetve s 1 = l 0 + 2l 1 + l 3 s 2 = l 0 + 2l 2 + l 3 Ezért az útkülönbség: s = 2(l 2 l 1 ) A sugarak a követhet ség miatt vannak kissé eltologatva. Egyszer sített kép: ha s = m λ, akkor az erny n er sítés van.

Szemléltetés Bevezet Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek

Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek A Michelson-interferométer pontosabb leírása Pontosabban: az S forrás tükrök általi képe s 1 és s 2 távolságra van az erny t l, azaz a kétforrás-interferencia valósul meg. Ezt korábban leírtuk: az erny n körök lesznek. Ezek sugarai: h 2 n = l 2 ( a 2 n 2 λ 2 1 Itt a = s = 2(l 2 l 1 ), l = l 0 + 2l 1 + l 3. ) Ha a tükrök kissé ferdék, az S forrás képei nem egy egyenesen lesznek, ezért az interferencia-kép nem körkörös lesz.

Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek Speciális m ködési módok A fentiek szerint az a = s = 2(l 2 l 1 ) eektív réstávolság és az l = l 0 + 2l 1 + l 3 erny távolság a meghatározó. Er sítési irányok: h 2 n = l 2 ( a 2 n 2 λ 2 1 Széls séges eset: a = 0. Ekkor mindig er sítés van: fehérfény-interferencia. Reális eset: a/λ nem túl nagy. Ekkor csak pár n értékre lesz er sítés. Ha a/λ nagy, akkor sok er sítési irány lesz: összefolynak. Hogyan lehet a/λ kicsi értékét biztosítani? Pontos geometriai beállítások. A tükör vastagság gyelembe vétele: kompenzációs tükör. Rezgésmentesség. )

A Michelson-interferométer alkalmazásai Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek Az interferenciakép igen érzékeny mindenféle változásra. Elmozdulásmérés: Ha valamelyik tükör λ/4-et elmozdul, s megváltozik λ/2-nyit, ezért er sítésb l kioltás lesz. Ez felhasználható: Kis rezgések detektálására. Pontos távolságmérésre. (méter deníciója) Törésmutató-változás mérés: Ha valamelyik fényútban a közeg törésmutatója megváltozik, akkor megváltozik ott a hullámhossz, ezért elromlik az interferencia.

A Jamin-interferométer Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek A tartályokban lev kis törésmutató-változásokra érzékeny.

A Mach-Zender interferométer Hullámfront-osztáson alapuló interferométerek Amplitúdó-osztáson alapuló interferométerek Kis törésmutató-változásokra érzékeny.