Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 1/18 Podsumowanie W10 Dyfrakcja Fraunhofera (kryteria – fale płaskie, duże odległości – obraz w ) - na szczelinie - na 2 szczelinach Zasada Huyghensa: Każdy punkt czoła fali staje się źródłem wtórnej fali kulistej. Amplituda fali w dow. punkcie wynika z superpozycji fal wtórnych P 0

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 2/18

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 3/18 Siatka dyfrakcyjna powierzchnia CD

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 4/18 Zasada Babineta Obrazy dyfrakcyjne od dopełniających się (komplementarnych) przysłon są równoważne: Zgodnie z zasadą Huyghensa pole od całej, niezaburzonej przestrzeni I P (r)= I P (r) Gdy nie ma przysłon, to w płaszcz. ogniskowej E=0 wszędzie poza ogniskiem, ale całe pole to E P +E P, stąd E P = -E P i |E P (r)| 2 = |E P (r)| 2, czyli (bez punktu osobliwego – ogniska) Plamka Poissona P P P

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 5/18 przyrząd spektralny Równanie siatki

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 6/18 ( - kątowa szerokość linii)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 7/18 Optyka fal materii przybliżenie optyki geometrycznej O. Carnal et al. Phys.Rev.Lett.67, 3231 (1991) D.W. Keith et al. Phys.Rev.Lett.61, 1580 (1988)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 8/18 Falowa natura dużych cząsteczek (fullerenów): C 60 C 70 najcięższe obiekty, podlegające dyfrakcji (1632 amu) doświadczenia w grupie A. Zeilingera (Uniw. Wiedeński) biocząsteczki C 60 F 48 L. Hackermueller et al. Phys.Rev.Lett. 91, (2003)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 9/18 koherencja fal materii ultra-zimne atomy – długie fale de Brogliea – kwantowa degeneracja = koherencja fal materii atomy zatracają swoją korpuskularną indywidualność i mogą interferować w warunkach degeneracji kwantowej ważne stają się kwantowe własności statystyczne Statystyki: a) Bosego-Einsteina (dla bosonów – cząstek o całkowitym kręcie) b) Fermiego-Diraca (dla fermionów – cząstek o połówkowym kręcie) Kondensat Bosego-Einsteina – makroskopowy obiekt, którego wszystkie cząstki są w tym samym stanie podstawowym kondensat rozdzielony na dwie jednakowe części (o regulowanej odległości) – w obszarze nakładania się fal od obu kondensatów, widoczne prążki interferencyjne (zagęszczenia i rozrzedzenia fal materii). Analogia do dośw. Younga: odległość prążków odwrotnie proporcjonalna do odl. pierwotnych kondensatów – pełniących rolę szczelin

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 10/18 Optyka fourierowska

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 11/18 filtr przestrzenny (maska) Zastosowanie – filtracja przestrzenna przedmiot obrazoświetlenie w pł. ogniskowej + filtracja obrazów + eliminacja szumów + zwiększanie kontrastu krawędzi + czyszczenie wiązek laserowych – poprawianie spójności przestrzennej - rozpoznawanie kształtów w czasie rzeczywistym Zastosowania: - wojskowość, - komputery optyczne korelacja obrazów (5 kB w 160 fs) Pokaz:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 12/18 Filtracja przestrzenna rozkład natężeń w płaszcz. ogniskowej (transformata Fouriera) szczegóły rozkładu widoczne po wydłużeniu ekspozycji przedmiot i transformata obrazy (lewe) i maski (prawe): Przykłady:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 13/18 optyczna transformata Fouriera wyczyszczony obraz filtracja regularnych zakłóceń

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 14/18 F przedmiot fazowy natężenie światła Metoda kontrastu fazowego natężenie po zmianie fazy pola tła o 90 o płytką /4 w płaszczyźnie F natężenie po dodatkowym osłabieniu tła /4 pole el. fali przechodzącej obok przedmiotu (tło) przedmiot fazowy zmienia pole elektryczne transmitowanej fali informacja o przedmiocie znacznie słabsza od tła informacja o przedmiocie porównywalna z tłem

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 15/18 Polaryzacja światła - przypomnienie pole elektryczne pole magnetyczne Superpozycja fal EM r 1 0 /2 i R R B r r )tg( ) ti ti || θθ r Wzory Fresnela, kąt Brewstera fale poprzeczne

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 16/18 Sposoby polaryzowania światła 1. Polaryzacja przez odbicie B B 2. Polaryzacja przez załamanie I = I || I 0, I || =0 I || > I I || >> I P = 67 % 10 płytek szklanych 80 % 20 płytek szkl. 90 % 45 płytek szkl Polaryzacja przez rozpraszanie 3. Polaryzacja przez rozpraszanie 4. dichroizm 4. Anizotropia optyczna ciał – dichroizm (s elektywna absorpcja) 5. dwójłomność 5. Anizotropia optyczna ciał – dwójłomność 6.efekt Zeemana 6. Oddziaływanie z zewn. polami - efekt Zeemana

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 17/18 energia promieniowania rozproszonego elektron r 3. Rozproszenie = indukowanie dipola (absorpcja promieniowania) + oscylacje dipola (emisja promieniowania)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 11 18/18 4. Dichroizm – selektywna absorpcja dla mikrofal ( 3 cm) – siatka z drutów: dla światła ( 0,5 m) – siatka z długich łańcuchów molekuł – polimerów: np. folia polaryzacyjna f-my Polaroid, tzw. polaroid