WYKŁAD 10 ATOMY JAKO ŹRÓDŁA ŚWIATŁA

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Prawo odbicia.
Advertisements

Efekt Comptona Na początku XX w. Artur H. Compton badał rozpraszanie promieni Roentgena na kryształach.
Wojciech Gawlik - Optyka, 2007/08. wykład 12 1/17 Podsumowanie W11 Optyka fourierowska Optyka fourierowska soczewka dokonuje 2-wym. trafo Fouriera przykład.
Podsumowanie W3  E x (gdy  > 0, lub n+i, gdy  <0 )
Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 12 1/12 Podsumowanie W11 Optyka fourierowska Optyka fourierowska 1. przez odbicie 1. Polaryzacja przez odbicie.
Wojciech Gawlik - Optyka, 2007/08. wykład 10 1/18 Podsumowanie W9 interferencja wielowiązkowa: niesinusoidalne prążki przykład interferencji wielowiązkowej.
Podsumowanie W2 Widmo fal elektromagnetycznych
Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 14 1/22 Podsumowanie W13 Źródła światła Promieniowanie przyspieszanych ładunków Promieniowanie synchrotronowe.
Wojciech Gawlik - Optyka, 2007/08. wykład 9 1/9 Podsumowanie W8 - Spójność światła ograniczona przez – niemonochromatyczność i niestałość fazy fizyczne.
Rozpraszanie elastyczne światła na drobinach
Wstęp do optyki współczesnej
FALE Równanie falowe w jednym wymiarze Fale harmoniczne proste
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Wykład 6
OSCYLATOR HARMONICZNY
Ruch drgający drgania mechaniczne
Rozpraszanie światła.
Obrazy otrzymywane za pomocą zwierciadła wklęsłego
WYKŁAD 3 KORPUSKULARNY CHARAKTER PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO (efekt fotoelektryczny i efekt Comptona, światło jako fala prawdopodobieństwa) D.
Fale t t + Dt.
ŚWIATŁO.
Czy istnieje kolor różowy? Rafał Demkowicz-Dobrzański.
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Kwantowa natura promieniowania
Detekcja cząstek rejestracja identyfikacja kinematyka.
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Fale elektromagnetyczne
, Prawo Gaussa …i magnetycznego dla pola elektrycznego…
1 Podstawy fotoniki Wykład 7 optoelectronics -koherencja (spójność) światła - wzmacniacz optyczny - laser.
Światło spolaryzowane
Wykład 1 Promieniowanie rentgenowskie Widmo promieniowania rentgenowskiego: ciągłe i charakterystyczne Widmo emisyjne promieniowania rentgenowskiego:
T: Promieniowanie ciała doskonale czarnego
Metody modulacji światła
Zjawisko fotoelektryczne
Wykład II Model Bohra atomu
Fale oraz ich polaryzacja
WYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab. Halina.
Promieniowanie Cieplne
INTERFERENCJA ŚWIATŁA
Holografia jako przykład szczególny dyfrakcji i interferencji
Drgania punktu materialnego
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Temat: Zjawisko fotoelektryczne
Przygotowanie do egzaminu gimnazjalnego
W okół każdego przewodnika, przez który płynie prąd elektryczny, powstaje pole magnetyczne. Zmiana tego pola może spowodować przepływ prądu indukcyjnego,
Kwantowa natura promieniowania
Optyczne metody badań materiałów
WYKŁAD 9 ODBICIE I ZAŁAMANIE ŚWIATŁA NA GRANICY DWÓCH OŚRODKÓW
WYKŁAD 7 ZESPOLONY WSPÓŁCZYNNIK ZAŁAMANIA
WYKŁAD 6 uzupełnienie PĘD i MOMENT PĘDU FALI ELEKTROMAGNETYCZNEJ
WYKŁAD 8 FALE ELEKTROMAGNETYCZNE W OŚRODKU JEDNORODNYM I ANIZOTROPOWYM
WYKŁAD 6 ODDZIAŁYWANIE ŚWIATŁA Z MATERIĄ. PLAN WYKŁADU  Pola elektryczne i magnetyczne w próżni i ośrodkach materialnych - równania Maxwella  Energia.
WYKŁAD 12 INTERFERENCJA FRAUNHOFERA
Fale de broglie’a Zjawisko comptona dyfrakcja elektronów
PROMIENIOWANIE CIAŁ.
WYKŁAD 11 ZJAWISKA DYFRAKCJI I INTERFERENCJI ŚWIATŁA; SPÓJNOŚĆ
WYKŁAD 5 OPTYKA FALOWA OSCYLACJE I FALE
WYKŁAD 14 DYFRAKCJA FRESNELA
Optyczne metody badań materiałów – w.2
Efekt fotoelektryczny
Temat: Jak powstaje fala? Rodzaje fal.
DYFRAKCJA ELEKTRONÓW FALE DE BROGLIE’A ZJAWISKO COMPTONA Monika Boruta Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Grupa 1 Referat nr 2.
Elementy fizyki kwantowej i budowy materii
Podsumowanie W1 własności fal EM – polaryzacja – superpozycja liniowych, kołowych oddz. atomu z polem EM (klasyczny model Lorentza): E x  P =Nd 0 - 
Optyczne metody badań materiałów
Optyczne metody badań materiałów
Optyczne metody badań materiałów – w.2
Nieliniowość trzeciego rzędu
Metody i efekty magnetooptyki
OPTYKA FALOWA.
Podsumowanie W3 Wzory Fresnela: polaryzacja , TE polaryzacja , TM r
E = Eelektronowa + Ewibracyjna + Erotacyjna + Ejądrowa + Etranslacyjna
Optyczne metody badań materiałów
Zapis prezentacji:

WYKŁAD 10 ATOMY JAKO ŹRÓDŁA ŚWIATŁA WYKŁAD 10 ATOMY JAKO ŹRÓDŁA ŚWIATŁA. ROZPRASZANIE ŚWIATŁA PRZEZ OŚRODKI MATERIALNE.

PLAN WYKŁADU Pole promieniowania od poruszającego się ładunku Atom Lorentza jako źródło fal e-m Atom Lorentza jako oscylator swobodny Emisja z atomu Lorentza; podstawowe własności Atom Lorentza jako oscylator wymuszony Rozpraszanie światła, przekrój czynny, rozpraszanie Rayleigha i Thomsona PODSUMOWANIE

Pole promieniowania od poruszającego się ładunku

Atom Lorentza jako źródło fal e-m

Atom Lorentza jako źródło fal e-m

Atom Lorentza jako źródło fal e-m

Atom Lorentza jako źródło fal e-m

Całkowite uśrednione w czasie natężenie S:

Całkowite uśrednione w czasie natężenie S: Obliczamy średnią emitowaną moc:

Całkowite uśrednione w czasie natężenie S: Obliczamy średnią emitowaną moc:

Całkowite uśrednione w czasie natężenie S: Obliczamy średnią emitowaną moc:

Moc tracona przez promieniujący oscylator:

Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator: Moc tracona przez promieniujący oscylator: Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator:

Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator: Moc tracona przez promieniujący oscylator: Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator:

Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator: Moc tracona przez promieniujący oscylator: Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator:

Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator: Moc tracona przez promieniujący oscylator: Obliczmy moc traconą przez swobodny, tłumiony oscylator:

dla małego współczynnika tłumienia γ:

Warunki początkowe:

Warunki początkowe: otrzymamy:

a musi być sprzężone do b, gdyż x0 i v0 są rzeczywiste Warunki początkowe: otrzymamy: a musi być sprzężone do b, gdyż x0 i v0 są rzeczywiste

a w zapisie zespolonym: gdzie:

a w zapisie zespolonym: gdzie:

Amplituda tłumionych oscylacji:

Amplituda tłumionych oscylacji: Moc wypromieniowana:

Amplituda tłumionych oscylacji: Całkowita energia oscylatora: Moc wypromieniowana: Całkowita energia oscylatora:

Amplituda tłumionych oscylacji: Całkowita energia oscylatora: Moc wypromieniowana: Całkowita energia oscylatora: ponieważ:

Amplituda tłumionych oscylacji: Całkowita energia oscylatora: Moc wypromieniowana: Całkowita energia oscylatora: ponieważ:

Wniosek:

klasyczny promień elektronu Wniosek: klasyczny promień elektronu

klasyczny promień elektronu

DOBROĆ OSCYLATORA LORENTZA

DOBROĆ OSCYLATORA LORENTZA Stosunek energii całkowitej oscylatora do energii traconej na 1 radian fazy

DOBROĆ OSCYLATORA LORENTZA MAŁE TŁUMIENIE DUŻE DOBROĆ OSCYLATORA Stosunek energii całkowitej oscylatora do energii traconej na 1 radian fazy MAŁE TŁUMIENIE DUŻE DOBROĆ OSCYLATORA

DOBROĆ OSCYLATORA LORENTZA MAŁE TŁUMIENIE DUŻE DOBROĆ OSCYLATORA Stosunek energii całkowitej oscylatora do energii traconej na 1 radian fazy MAŁE TŁUMIENIE DUŻE DOBROĆ OSCYLATORA Dla 500 nm:

DOBROĆ OSCYLATORA LORENTZA MAŁE TŁUMIENIE DUŻE DOBROĆ OSCYLATORA Stosunek energii całkowitej oscylatora do energii traconej na 1 radian fazy MAŁE TŁUMIENIE DUŻE DOBROĆ OSCYLATORA Dla 500 nm:

ZJAWISKO ROZPRASZANIA ŚWIATŁA Wiązka światła padającego o ściśle określonym kierunku, oddziałując z ośrodkiem materialnym tworzy światło rozproszone. Ta sama częstość, różne kierunki.

Mechanizm fizyczny w zjawisku rozpraszania światła: wzbudzone do drgań przez pole zewnętrzne atomy ośrodka emitują we wszystkich kierunkach fale kuliste o tej samej częstości Znaczenie ośrodka: kryształy, ciała amorficzne, ciecze i gazy – rosnące nieuporządkowanie, rosnące rozpraszanie Przypomnienie – współczynnik załamania, światło odbite i załamane, bardzo słabe rozpraszanie w innych kierunkach

Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m:

Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m: rozwiązanie:

Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m: rozwiązanie:

Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m: zaniedbujemy tłumienie rozwiązanie: zaniedbujemy tłumienie

Pojedynczy atom Lorentza w polu fali e-m: zaniedbujemy tłumienie rozwiązanie: zaniedbujemy tłumienie

Moc rozproszona, to „część” mocy padającej, która „przeszła” przez powierzchnię σ

Moc rozproszona z wiązki padającej przez atom L.: Przekrój czynny na rozpraszanie światła przez atom Lorentza:

Dwa przypadki:

Dwa przypadki: 1. Elektrony swobodne:

rozpraszanie Thomsona Dwa przypadki: 1. Elektrony swobodne: rozpraszanie Thomsona

rozpraszanie Thomsona 2. Światło widzialne i gaz: Dwa przypadki: 1. Elektrony swobodne: rozpraszanie Thomsona 2. Światło widzialne i gaz:

rozpraszanie Thomsona Dwa przypadki: 1. Elektrony swobodne: rozpraszanie Thomsona 2. Światło widzialne i gaz: rozpraszanie Rayleigha 400 nm i 700 nm, czynnik 10, preferencja niebieskiego niebieskie niebo, czerwone „niskie” słońce

Znaczenie interferencji, 2 atomy:

Znaczenie interferencji, 2 atomy:

Znaczenie interferencji, 2 atomy: Dla I1 = I2, φ1 = φ2, I = 4I1 zamiast I = 2I1 gaz, a mała kropelka cieczy, czynnik N lub N2; białe chmury; silne rozpraszanie, preferencja czerwieni

PODSUMOWANIE oscylujący atom Lorentza wysyła falę kulistą: w której dominuje oscylujący elektron. Polaryzacja i amplituda tej fali zależą od kierunku rozchodzenia się fali całkowita wypromieniowywana moc wynosi:

to klasyczny promień elektronu, równy 2.82·10-15 m, a PODSUMOWANIE Amplituda swobodnie oscylującego atomu Lorentza maleje eksponencjalnie z czasem wskutek strat na promieniowanie. Rozwiązanie jest następujące: ze stałą tłumienia: gdzie to klasyczny promień elektronu, równy 2.82·10-15 m, a czas życia wzb. atomu :

PODSUMOWANIE Oscylujący w zewnętrznej fali e-m atom Lorentza jest źródłem fali rozproszonej. Przekrój czynny na rozproszenie wynosi: Przekrój czynny na rozpraszanie na swobodnych elektronach (rozpraszanie Thomsona) wynosi:

PODSUMOWANIE Przekrój czynny w przybliżeniu niskich częstości (obszar widzialny, rozpraszanie na atomach o wysokich częstościach własnych, rozpraszanie Rayleigha) wynosi: Silna zależność od częstości tłumaczy niebieski kolor nieba. Efekty interferencyjne są odpowiedzialne za silne rozpraszanie przez chmury (spójne rozpraszanie przez małe kropelki wody)