Zaawansowane materiały - materiały fotoniczne

Prezentacja na temat: "Zaawansowane materiały - materiały fotoniczne"— Zapis prezentacji:

1 Zaawansowane materiały - materiały fotoniczne
Plan: Optyka prowadzona (elementy optyki scalonej, światłowody, etc.) cienkie warstwy, materiały kompozytowe, kryształy fotoniczne, metamateriały Centra barwne w kryształach Kropki kwantowe Magnetooptyka, ośrodki z koherencją kwantową Materiały fotoniczne II wykł /2011

2 Własności optyczne: absorpcja, dyspersja
n ( ) 1 –/2 /2  ( ) 0 -   - 0 – zespolony współczynnik załamania kształtowanie: dobór materiału – ośrodki jednorodne i niejednorodne struktura elektronowa – pasma absorpcyjne najprostszy przykład – granica dwóch ośrodków Materiały fotoniczne II wykł /2011

3 Warunki graniczne (ośrodki bez ładunków i prądów)
Niejednorodność – granica dwóch ośrodków ki  Ei Bi x y z Br  Er kr i r t n1 n2 Bt  kt Et Warunki graniczne (ośrodki bez ładunków i prądów) - ciągłość składowych stycznych: E1s=E2s H1s=H2s Ei+Er=Et (H i+H r )cos i=Ht cos t jeśli warunki spełnione  t, r   w jednej płaszczyźnie (pł. padania) Materiały fotoniczne II wykł /2011

4 Wzory Fresnela – 2 sytuacje
1. E  płaszczyzny padania (polaryzacja S , TE) s   2. E || płaszczyzny padania (polaryzacja P, TM) możliwość zmiany fazy fali odbitej  p Materiały fotoniczne II wykł /2011

5 Szczególne przypadki:
  0 prawo Snella: zawsze r0, gdy n2  n1 zmiana fazy zal. czy n2 > n1 <   90o -1 r 1 /2 i R R|| Przykład – szkło-powietrze: n1=1, n2=1.5, n2 > n1 r r|| +.04 Stosunki energetyczne (natężeniowe): B -.2 R  rr* Materiały fotoniczne II wykł /2011

6 występuje tylko dla polaryzacji p (E || pł. padania)
Kąt Brewstera B występuje tylko dla polaryzacji p (E || pł. padania) konsekwencja poprzeczności fal EM i tego, że odbicie to wynik oddziaływania fali z ładunkami w ośrodku, od którego jest odbicie Et  B t x y z Ei Er 90o gdy i + t = /2, r|| = 0  iB = /2 – t  Materiały fotoniczne II wykł /2011

7 Granica n1>n2 Gdy 2 =  /2, 1  graniczny
x y z n1 n2 90o 1 x y z (dla granicy powietrze/szkło, gr = 42o) a co gdy 1 > graniczny ? ? ? - prawo Snella: n1sin 1 = n2 sin 2 - w przedziale 0-90o, sin1 , gdy 1 , czyli możliwe w.t.w., gdy kąt 2 zespolony a cos2 urojony Materiały fotoniczne II wykł /2011 (tylko „-” ma sens fizyczny)

8 Współczynnik odbicia dla n1>n2
podobnie dla r|| więc |R ,|||2 = rr* 1 całkowite odbicie ! (wewnętrzne)  r 1 /2 i R R|| B gr Materiały fotoniczne II wykł /2011

9 Pole po drugiej stronie?
2 1 x y z fala propagująca wzdłuż x exp. zanik w kier. z To nie jest fala płaska !  >gr x y z Fala zanikająca: E(z) z   >gr x y z Materiały fotoniczne II wykł /2011

10 Doświadczenia z falą zanikającą
zastosowanie: regulowane rozdzielacze wiązek świetlnych – FTR (Frustrated Total Reflection) - Dośw. Materiały fotoniczne II wykł /2011

11 Zastosowania fali zanikającej - mikroskopia bliskiego pola
SNOM (Scanning Near-field Optical Microscopy) Materiały fotoniczne II wykł /2011

12 Fale prowadzone (guided waves):
physics/demolab/content/ demo.aspx?id=722 n physics/demolab/content/ demo.aspx?id=407 The Magic Fountain of Montjuic Informal/images/features/ fiberLaser-large.jpg Materiały fotoniczne II wykł /2011