Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
OpublikowałJustyna Żurawska Został zmieniony 5 lat temu
1
Odbicie od metali duża koncentracja swobodnych elektronów
silna absorpcja, silne oscylacje swobodnych elektronów oscylacje swob. elektronów z „częstością plazmową” propagacja w głąb metalu silnie osłabiana, różnica faz między polami E i B (inaczej niż w dielektrykach) zespolona stała dielektryczna i z dużym
2
„metaliczny” odblask i kolory metali
/p e dla > p , jest dodatnie a k rzeczywiste, współcz. odbicia R /p 1 .5 2) dla < p , k jest urojone, brak propagującej fali sinusoidalnej, ampl. zanika wykładniczo i cała energia jest w fali odbitej (kompensacja prądów związanych z L i z oscylacjami elektronów) Au Ag Al R 1 .5 ħ [eV] dla ; =1, tzn. (minimum plazmowe) brak odbicia, R=0 „metaliczny” odblask i kolory metali
3
Optyczne metody badań materiałów – w.2
Resume W1: struktura energetyczna materiałów określa ich własności optyczne: a) transmisję / absorpcję b) odbicie (od dielektryków i metali) c) rozproszenie - zespolony współczynnik załamania lasery ważne narzędzie – własności promieniowania laserowego umożliwiają: - ulepszenie klasycznych pomiarów (np. widm absorpcyjnych) - nieliniowe oddziaływanie światło-materia, - rozwój nowych metod spektroskopii laserowej + pomiary ultraszybkiej dynamiki (reakcje chem., biol.) [femtosec (10-15 s), attosec (10-18 s)]
4
Lasery – co każdy powinien wiedzieć,
ale się bał zapytać... główny mechanizm – emisja wymuszona – przez wzbudzone atomy Emisja wymuszona fazy emisji kierunki emisji częstości emisji Skorelowane z fotonami wymuszającymi !!! konieczne warunki działania lasera: Inwersja obsadzeń stanów o wyższej energii względem niższej (aby emisja promieniowania przeważała nad absorpcją) Rezonator laserowy pozwalający na zwiększenie liczby fotonów wymuszających (aby emisja wymuszona przeważała nad spontaniczną)
5
– różne parametry promieniowania
Różnorodność laserów – różne parametry promieniowania zakresy energii (dł. fal): od (X) VUV, do IR – możliwe rozszerzanie przez procesy nieliniowe monochromatyczność – na ogół stałe dł. fali, ale są też lasery przestrajalne praca ciągła i impulsowa (ultrakrótkie impulsy: fs i as) energia i moc promieniowania – bardzo różne moc 1 W wiązki laserowej – znacznie silniejsze zaburzenie niż dla światła od np. 100 W żarówki (kolimacja, kąt bryłowy, monochromatyczność) polaryzacja (na ogół tak, ale czasem nie) spójność – dla wiązek ciągłych b. duża kolimacja – ograniczona jedynie dyfrakcją Laser Dye
6
Popularne lasery: Laser ośrodek aktywny długość fali [nm] rodzaj
emisji moc typowe zastosowania He-Ne gaz 633; 1150; 3390 ciągła (CW) 1-40 mW holografia, i wiele innych (świetna jakość wiązki) CO2 (9 600) 10 600 ciągła termiczna obróbka materiałów Argonowy zjonizowany gaz 488; 514,5 5 mW-5W holografia, medycyna (chirurgia oka), laser shows ekscymerowy 193; 308; 351 impulsowa (P) - 20 MW (peak) obróbka materiałów, medycyna He-Cd pary metalu 325; 441 5-100 mW spektroskopia i tak jak He-Ne Cu 511; 578 impulsowa 50 W (uśredn.) holografia, medycyna, laser shows barwnikowy ciecz 370 – 1000 przestrajalny ciągła/ mW CW 1 MW (P peak) spektroskopia, medycyna Ti:szafir ciało stałe 700 – 1100 nm przestrajalny - j.w. - spektroskopia, medycyna, ultrakrótkie impulsy rubinowy 694 holografia, obróbka materiałów, znaczenie histor. Nd:YAG 1064; (druga harmon.: 532) impulsowa/ 2x108 W szkło Nd 1064 5x1014 W obróbka materiałów diodowy 380 – można przestrajać 1mW-100W CD, DVD, komunikacja, drukarki, medycyna, spektroskopia, ...
7
transformacja materiałów Laserowa obróbka,
Pole EM związane z promieniowaniem lasera może modyfikować a) str. energetyczną materiałów – własności fiz-chem. b) selektywnie inicjować reakcje chemiczne 2. Termiczne działanie wiązki laserowej na materiały (musi być absorbowana) Fotoablacja – rozrywanie wiązań molekularnych (dysocjacja, defragmentacja) 4. Laser-Plasma Deposition (nanoszenie materiałów za pomocą plazmy laserowej) (dwie wiązki lasera excymerowego generują strumienie plazmowe różnych substancji, które się osadzają na płytce substratu w odpowiednich proporcjach)
8
Badania rozpraszania światła
Rodzaje rozpraszania Rezonansowe – światło rezonansowo oddziałuje z określonym przejściem w atomach/cząsteczkach – absorpcja/reemisja światła rozpraszanego = św. reemitowanego – możliwy pomiar str. widmowej – str. energetycznej scatt exc Natęż. św. rozprosz. rozpraszanie elastyczne scatt = exc gdy bogatsza str. poziomów – bogatsze widma D D2 exc scatt Natęż. św. rozprosz. rozpraszanie Ramana scatt = excDi umożliwia pomiar rozszczepień Di D1 D2
9
SRS (Stimulated Raman Scattering)
Z laserowym wzbudzeniem - rozpraszanie wymuszone 1 2 E=h(1-2) 2. Rozpraszanie nierezonansowe (oscylujący dipol) małe cząstki (objętość ) – rozprasz. Rayleigha – elastyczne kolor nieba i zachodzącego słońca duże cząstki – rozpraszanie Mie [Gustaw Mie] – zależne od rozmiarów cząstek, słabiej zależy od - kolor chmur
10
Rola interferencji i dyfrakcji
w rozpraszaniu Rola interferencji i dyfrakcji w rozpraszaniu Mie, interferują przyczynki światła rozprosz. przez różne części cząstki i dają zależność od rozmiaru cząstek natęż. światła rozproszonego
11
w rozpraszaniu na wielu małych cząstkach istotna dyfrakcja na indywidualnych cząstkach
kąt minimum pierścieni przy dyfrakcji na okrągłych (sferycznych) obiektach o średnicy d: Przykład - badania aerozoli Analiza obrazów dyfr. = ważna metoda pomiaru rozmiarów obiektów i struktur
12
Elastometria defektoskopia
analizator polaryzator przezroczysty przedmiot z naprężeniami obraz naprężeń defektoskopia badanie naprężeń, sprawdzanie modeli konstrukcji
Podobne prezentacje
© 2024 SlidePlayer.pl Inc.
All rights reserved.