Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 21/17 Podsumowanie W1 Hipotezy nt. natury światła Interferencja z licznikami fotonów Dualizm: światło zachowuje.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 21/17 Podsumowanie W1 Hipotezy nt. natury światła Interferencja z licznikami fotonów Dualizm: światło zachowuje."— Zapis prezentacji:

1 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 21/17 Podsumowanie W1 Hipotezy nt. natury światła Interferencja z licznikami fotonów Dualizm: światło zachowuje się jak fala lub strumień cząstek (fotonów) w różnych warunkach doświadczalnych jest równocześnie i cząstką i falą Podstawowe doświadczenia nad interferencją światła doświadczenie Younga, interferometr Macha-Zendera Nietrywialne (kwantowo-mechaniczne) aspekty interferencji - nierozróżnialność trajektorii (stanów pośrednich) - gumka kwantowa E2E2 E1E1

2 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 22/17 p a s m o w i d z i a l n e (VIS) 380 nm700 nm 3 m 200 nm1 nm 30 m 1mm nadfiolet (UV) bliska średnia daleka p o d c z e r w i e ń (IR) Pasmo optyczne energie fotonów optycznych E = h = (6,6x Js) x (4-8)x10 14 Hz = 2,6 – 5,2 x J = 1,6 – 3,2 eV różnice poziomów energetycznych w atomach prom. Röntgena pasmo optyczne nm m mmm km 3x x x10 5 [Hz] długie fale milimetrowe TV/UKF krótkie fale radiowe średnie mikrofale Widmo fal elektromagnetycznych

3 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 23/17 równanie ciągłości prawo Faradaya prawo Ampera prawo Gaussa we współrzędnych kartezjańskich: siła Lorentza bez nazwy A A Równania Maxwella przenikalność elektryczna ośrodka gęstość ładunku gęstość prądu

4 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 24/17 zmienne E współczynnik załamania ośrodka E zmienne H H w próżni, z r. Max. równanie falowe (ćwiczenia): dla dow. fali z ampl. A: prędkość rozchodzenia się f. EM: w próżni, Ośrodek dielektryczny, bezźródłowy

5 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 25/17 propagacja zaburzeń elektromagnetycznych w przestrzeni H H H H EEE fala płaska, harmoniczna – najprostsza forma fal (EM) wektor falowy monochromatyczna fala biegnąca w kierunku k, periodyczna w czasie i przestrzeni Fala elektromagnetyczna (EM) Dipol Hertza:

6 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 26/17 Detekcja fal – kiedy mówimy o optyce? anteny anteny pomiar pola elektrycznego odbiorniki energii oko, reakcje chemiczne (emulsje fotograficzne), efekt fotoelektryczny (fotodiody, fotopowielacze) liczniki fotonów, etc. pomiar natężenia fali EM Gdy, wtedy w natężeniu pojawiają się człony interferencyjne detekcja liniowa detekcja nieliniowa detekcja nieliniowa – wrażliwa na zjawiska interferencyjne Granica optyka fale radiowe (mm)? - gdy możemy nadążyć za zmianami E(t) – fale radiowe - gdy nie nadążamy i rejestrujemy tylko obwiednię I |E| 2 – optyka

7 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 27/17 [ E. Cubukcu et al. Appl. Phys. Lett. 89, (2006) ] [ D.F. Santavicca et al. submitted to IEEE Trans. Appl. Supercond. ] anteny dla fal o 300 m ( 1 THz): dipol ze złotych nano-prętów wzmacnia pole fali 830 nm: Przykłady nanostruktur działających jak anteny fal EM

8 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 28/17 oraz inne ważne rozwiązania r. Max. – fale sferyczne i cylindryczne wszystkie formy fal można przedstawić jako superpozycje f. płaskich z różnymi wektorami falowymi (częstościami i kierunkami propagacji) z r. Maxwella fale poprzeczne 1) 2) zgodność faz E(t) i B(t) (dla f. biegnących!) pole elektryczne pole magnetyczne 3) stosunek amplitud (w próżni |k|= /c) |E| = c |B| możliwość polaryzowania fal EM !!! dla fal płaskich

9 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 29/17 Fale EM przenoszą energię gęstość strumienia energii = gęstość energii x prędkość jej transportu wektor Poyntinga: S (na pow. Ziemi) =1400 W/m 2 laserem osiągalne S W/m 2 E 10 9 V/m pola wewnątrz atomów wartość chwilowa uśredniając po natężenie światła [W/m 2 ] Archimedes:

10 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 210/17 Fale EM przenoszą pęd elektron E H k siła Lorentza przyspieszenie elektronu przez pole E v 0 v B = praca wykonana przez E na przyspieszenie ładunku w 1 sek kwanty: - Strumień N fotonów niesie pęd W/c - Energia N fotonów: W= N ħ = N h - Pęd pojedynczego fotonu p = ħ /c= ħ k

11 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 211/17 siły radiometryczne ale ale dośw. P.N. Liebiediewa (1901) (dobra próżnia i precyzyjna aparatura) ciśnienie światła – konsekwencja istnienia siły powstającej po absorpcji fotonu i przekazie pędu P= S/c ciśnienie promieniowania na pow. Ziemi: P=(1400 W/m 2 )/(3x10 8 m/s)= 5x10 -6 Pa << P atm = 10 5 Pa konsekwencje ciśnienia światła: wiatr słoneczny ogony komet radiometr Crooksa nie !

12 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 212/17 S.Chu, C.Cohen-Tannoudji, W.Phillips CHŁODZENIE ATOMÓW FOTONAMI: wiązka lasera wiązka atomów atomy sodu: M=23, = 590 nm v = 600 m/s 400 K) p = ħ k abs - ħ k em = N ħ k L – 0 p = ħ k abs - ħ k em = N ħ k L – fotonów do I = 6 mW/cm 2 czas zatrzymania: 1 ms droga hamowania:0,5 m przyspieszenie: 10 6 m/s 2 Laserowe spowalnianie atomów Laserowe spowalnianie atomów po zabsorb. 1 fotonu: v R = ħk/M = 3 cm/s 1 atom Podstawy chłodzenia i pułapkowania atomów światłem laserowym – Nobel 1997

13 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 213/17 Fale EM przenoszą kręt superpozycja ( ) fal EM liniowo spolaryzowanych może być falą z wirującymi (a nie oscylującymi) wektorami E, B ( polaryzacja kołowa) takie fale mogą wprawić ładunki w ruch obrotowy - niosą kręt q -każdy foton niesie kręt ħ lub ħ (skrętność – helicity ) fotony: kręt nadany ładunkowi: moment siły zachow. energii: szybkość wymiany energii (moc): fala liniowo spolaryzowana (superpozycja fal o przeciwnych kołowych polar.) – nie ma określonego mom. pędu

14 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 214/17 Superpozycja fal EM ten samta sama polaryz 1) 2 fale płaskie o tym samym kier. i częstotliwości, ten sam k, ta sama polaryz. biegnąca fala płaska różnych częstotliwościach 2) 2 fale płaskie o tym samym kier. i różnych częstotliwościach, ta sama polaryz. zasada superpozycji niemonochromatyczna, fala płaska niemonochromatyczna, prędkość c, częstość śr. amplituda zmodulowana (dudnienia) z częstością

15 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 215/17 składowa nośna Prędkość grupowa prędkość z jaką rozchodzą się powierzchnie stałej fazy składowa sygnałowa prędkość fazowa prędkość grupowa Relacja dyspersji prędkość fazowa Prędkość fazowa

16 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 216/17 Superpozycja fal EM różne kierunki 3) 2 fale płaskie, te same częstotliwości, różne kierunki, ta sama polaryz. to nie jest fala biegnąca ! przesunięcie fazowe E(z,t) wzgl. B(z,t) f. stojąca f. biegnąca

17 Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 217/17 różna polaryzacja 4) 2 fale płaskie, te same częstotliwości, te same kierunki, różna polaryzacja Superpozycja fal EM polaryzacja liniowa lub polaryzacja kołowapolaryzacja eliptyczna


Pobierz ppt "Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07 wykład 21/17 Podsumowanie W1 Hipotezy nt. natury światła Interferencja z licznikami fotonów Dualizm: światło zachowuje."

Podobne prezentacje


Reklamy Google