Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность

Нажмите для полного просмотра!

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №2

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №3

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №4

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №5

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №6

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №7

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №8

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №9

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №10

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №11

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №12

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №13

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №14

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №15

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №16

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №17

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №18

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №19

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №20

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №21

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №22

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №23

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №24

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №25

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №26

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №27

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №28

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №29

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №30

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №31

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №32

Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность, слайд №33

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Лекция 2: Волновая оптика. Основные понятия. Интерференция. Когерентность. Доклад-сообщение содержит 33 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Лекция 2: Волновая оптика Основные понятия Интерференция Когерентность

Слайд 2

Описание слайда:

«Фотоника» - производная слова фотон

Слайд 3

Описание слайда:

Волновая оптика Свет описывается как скалярная волновая функция (решение волнового уравнения) Длина волны порядка размеров объектов

Слайд 4

Описание слайда:

Постулаты волновой оптики Свет распространяется в виде волны со скоростью с= c0/n Амплитуда волны в любой точке пространства r(x,y,z) описывается волновой функцией u(r,t) Интенсивность – усредненный по времени квадрат амплитуды Оптическая мощность – интеграл от интенсивности по площади Из линейности волнового уравнения вытекает принцип суперпозиции Для определения волновой функции нужно знать граничные условия Волновая оптика применима для неоднородных сред, с характерными размерами изменения больше длины волны (локально однородные)

Слайд 5

Описание слайда:

Монохроматическая волна Комплексное представление Уравнение Гемгольца: Волновой фронт – плоскость постоянной фазы

Слайд 6

Описание слайда:

Элементарные волны Плоская волна (в реальности не существует) Мощный математический аппарат Фурье анализа Сферическая волна Параксиальное приближение (общий вид)

Слайд 7

Описание слайда:

Преломление и отражение Волновой вектор плоской волны Аналог импульса

Слайд 8

Описание слайда:

Интерференция света ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА — пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн.

Слайд 9

Описание слайда:

Интерференция света ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА — проявление волновых свойств (начало XIX века)

Слайд 10

Описание слайда:

Кольца Ньютона

Слайд 11

Описание слайда:

Интерференция плоских волн

Слайд 12

Описание слайда:

Интерференция нескольких монохроматических плоских волн

Слайд 13

Описание слайда:

Считывание CD дисков

Слайд 14

Описание слайда:

Интерферометры При соосном распространении волн

Слайд 15

Описание слайда:

Когерентность Как проявляется когерентность?

Слайд 16

Описание слайда:

Световая волна случайна по своей природе Флуктуации источника света. Лампа накаливания дает излучения от множества нагретых атомов, находящихся в различных условия, и излучающих независимо на разных частотах, с разной фазой. Рассеяние в неоднородной среде. Например на турбулентной жидкости или шероховатой поверхности приводит к случайным изменениям в волновом фронте. Статистические методы должны использоваться для описания. Квантовая теория света также описывает излучение как вероятностный процесс.

Слайд 17

Описание слайда:

Интенсивность Наблюдаемые в экспериментах (измеряемые) параметры световой волны являются усреднениями случайной функции по времени измерения. Случайная волновая функция u(r,t) удовлетворяет волновому уравнению и граничным условиям. Статистические средние также удовлетворяют этим законам. Символ обозначает усреднение по множеству реализации. Величина называется мгновенная интенсивность.

Слайд 18

Описание слайда:

Когерентность Корреляционная функция между двумя случайными амплитудами световой волны, разнесенных в пространстве и времени определяет степень когерентности света Нормированная корреляционная функция называется комплексной степенью когерентности

Слайд 19

Описание слайда:

Временная когерентность. Рассмотрим флуктуации стационарного света (средняя интенсивность постоянна) в фиксированной точке пространства (r1=r2=r). g() определяет насколько свет близок к монохроматической волне.

Слайд 20

Описание слайда:

Временная когерентность. Расстояние которое проходит световая волна за время когерентности называется продольной длиной когерентности Если разность ходы лучей в интерферометре превосходит длину когерентности, интерференционная картина не наблюдается.

Слайд 21

Описание слайда:

Оптический спектр. Спектральная интенсивность случайной световой волны определяется усредненное значение преобразования Фурье. S - спектральная плотность мощности: средняя мощность через единичную площадь, переносимая волнами в бесконечно малой полосе частот d [Вт/(см2Гц)]. S связана с функцией временной когерентности через преобразование Фурье

Слайд 22

Описание слайда:

Оптический спектр. Ширина спектра излучения напрямую связана с временем когерентности При определении ширины спектра как FWHM соотношение зависит от формы спектра Источник с более узким спектром имеет большую длину когерентности. Через время спектральные компоненты приобретаю сдвиг 

Слайд 23

Описание слайда:

Пространственная когерентность. Пространственная когерентность описывается корреляционной функцией для заданной временной задержки , обычно  = 0. Если область когерентности больше апертуры, то свет считают когерентным, аналогично если область когерентности меньше разрешения, то свет абсолютно некогерентный. Для излучения разогретого тела эта площадь порядка 

Слайд 24

Описание слайда:

Интерференция частично когерентного света Для фиксированной точки пространства интенсивность двух интерферирующих световых волн запишется как:

Слайд 25

Описание слайда:

Интерференция и временная когерентность

Слайд 26

Описание слайда:

Применения

Слайд 27

Описание слайда:

Интерференция и пространственная когерентность

Слайд 28

Описание слайда:

Протяженный источник света

Слайд 29

Описание слайда:

Влияние ширины спектра

Слайд 30

Описание слайда:

Применения

Слайд 31

Описание слайда:

Когерентный объем Используя принцип неопределенности Гейзенберга можно показать, что внутри данного объема фотоны неразличимы (имеют одинаковую волновую функцию). Число фотонов в данном объеме зависит от источника, для лазера ~ 109

Слайд 32

Описание слайда:

Спутанные фотоны (entaglemented photons) Пара фотонов описывается общей волновой функцией (на примере состояния поляризации)

Слайд 33

Описание слайда:

Когерентный свет Классический источник когерентного света Квантовый источник когерентного света (laser) Применения: Спектроскопия и интерферометрия Голография Когерентные системы передачи и обработки сигналов (фазовая и частотная модуляция)