23.

Interferencja i dyfrakcja fal to grupy zjawisk polegających na nakładaniu się(superpozycji) pewnej liczby fal.

Można powiedzieć, że:

interferencja jest wtedy, gdy liczba źródeł fal jest „niewielka”,

dyfrakcja, gdy nakłada się nieskończona liczba fal z ciągłego źródła.

Interferencja i dyfrakcja to najbardziej charakterystyczne dla fal zjawiska

24.

dudnienia

fale o nieco różnej długości fali, nieco różnej częstości poruszające się z tą samą prędkością

Dudnienie - okresowe zmiany amplitudy drgania powstałego ze złożenia dwóch drgań o zbliżonych częstotliwościach. Dudnienia obserwuje się dla wszystkich rodzajów drgań, w tym i wywołanych falami.

Przykłady dudnień:

• dudniący dźwięk powstający ze złożenia dwóch dźwięków źle zestrojonych instrumentów muzycznych,

• dźwięk (drgania) powstający ze złożenia dźwięku odbieranego bezpośrednio i odbitego od poruszającej się powierzchni odbijającej,

27.

Interferencja w cienkich warstwach

- dwie płytki szklane leżące jedna na drugiej

- bańka mydlana

Interferencja

- Compact disc

- budowa płyty DVD

28.

Interferometr Michelsona to jeden z najczęściej stosowanych interferometrów. Posiada dwa prostopadłe do siebie ramiona. Monochromatyczne światło ze źródła A wpada do wnętrza układu i w centralnej części rozdziela się na dwie wiązki na półprzepuszczalnym zwierciadle B. Na końcu obu ramion znajdują się zwierciadła C które zawracają bieg promieni. Jedno ze zwierciadeł dodatkowo jest ruchome i za jego pomocą zmienia się drogę optyczną jednej z wiązek w celu ustawienia interferometru. Po odbiciu obie wiązki padają ponownie na półprzepuszczalne zwierciadło gdzie biegną już w jednym kierunku (do obserwatora D) i interferują ze sobą.

interferometry optyczne:

• jednowiązkowe

• interferometr różnicowy

• dwuwiązkowe

• Interferometr Michelsona

• Interferometr Mirau

• Interferometr Fizau

• Interferometr Macha-Zehndera

• Interferometr Sagnaca

• Interferometr Lloyd'a

• Zwierciadła Fresnela

• wielowiązkowe

• Interferometr Fabry'ego-Perota

• Interferometr Newtona

29.

Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie

Na mocy zasady Huygensa

wszystkie punkty szczeliny są źródłami fal wtórnych. Fala wypadkowa w punkcie P jest superpozycją wszystkich tych fal

32.

Tworzenie hologramu (cienkiego -fourierowskiego)

Hologram jest efektem nałożenia:

• obrazu dyfrakcyjnego przedmiotu (wiązki przedmiotowej) i

•fali (wiązki) odniesienia.

34.

Holografia optyczna znalazła zastosowanie w medycynie i biologii,
a także w informatyce.

Holografia akustyczna ma zastosowanie w defektoskopii. Wirujące zwierciadła holograficzne są stosowane do przesuwania promienia laserowego po kodzie paskowym w kasach domów towarowych.

36.

Rodzaje polaryzacji [edytuj]

Umieszczone tutaj ilustracje przedstawiają zmiany położenia punktu dla fali mechanicznej lub wektora pola elektrycznego dla fali elektromagnetycznej (niebieski) w czasie oraz jego składowych rzutowanych na dwie prostopadłe osie (czerwony/lewy oraz zielony/prawy) ustawione pod kątem prostym do płaszczyzny czoła fali. Na dole każdego wykresu kolorem fioletowym oznaczono ruch elementu drgającego.

liniowa kołowa eliptyczna

Przypadek po lewej, to polaryzacja liniowa, drganie odbywa się wzdłuż linii prostej. Każde drganie można przedstawić jako sumę drgań wzdłuż osi X i Y. W przypadku polaryzacji liniowej drgania składowe są w fazie lub w przeciwfazie (180°). Stosunek amplitud drgań składowych określa kierunek drgania a tym samym i polaryzację. Brak jednej ze składowych odpowiada polaryzacji wzdłuż osi. W polaryzacji liniowej przemieszczenie (natężenie pola elektrycznego) punktu w każdym cyklu przechodzi dwa razy przez zero.

Przypadek środkowy ilustruje polaryzację kołową. Drganie to odpowiada ruchowi po okręgu. Można je rozłożyć na dwa drgania o jednakowych amplitudach ale o fazach przesuniętych dokładnie o 90° lub 270° (-90°). W zależności do tego, czy fazy są przesunięte o 90° czy 270°, mówi się o polaryzacji kołowej prawoskrętnej lub polaryzacji kołowej lewoskrętnej. Wynika to z faktu, że wektor wychylenia może obracać się albo w lewo albo w prawo. W polaryzacji kołowej przemieszczenie (natężenie pola elektrycznego) ma zawsze taką samą wartość, zmienia się tylko kierunek przemieszczenia.

Trzeci rysunek przedstawia polaryzację eliptyczną, która jest uogólnieniem polaryzacji kołowej. Ruch ciała wytwarzającego drganie odbywa się po elipsie. Drganie to rozkłada się, podobnie jak w polaryzacji kołowej, na drgania o fazie przesuniętej o 90° lub 270° ale drgania składowe mają różne amplitudy. Polaryzacja eliptyczna może być wyrażona jako złożenie polaryzacji liniowej i kołowej.

38.

Główne metody polaryzacji

• za pomocą polaroidów (filtrów polaryzacyjnych)

• przez odbicie (lub wielokrotne załamanie)

• za pomocą kryształów dwójłomnych

• przez rozproszenie

37.

W jaki sposób zmienić liniową polaryzajcję światła na kołową lub eliptyczną?

• liniowa na kołową: ustawiamy ćwierćfalówkę w pozycji dwusiecznej pomiędzy azymutami.

• loniowa na eliptyczną: dowolne inne p[ołożenie ćwierćfalówki.

38.

Polaryzacja przez odbicie.

Gdy wiązka śwaitła pada na powierchnię płyty szklanej, część wiązki wnika do wnętrza, a część zostaje odbita. Jeżeli światło padające jest światłem naturalnym, niespolaryzowanym, to okazuje się, że obie wiązki, odbita i załamana, stają się częściowo spolaryzowane. W roku 1812 Brewster stwierdził, że maksimum polaryzacji otrzymuje się wtedy, gdy wiązki odbita i załamana tworzą ze sobą kąt π/2. Kąt Brewstera wyraża się wzorem: α = arc tg n₂/n₁.

Polaryzacja przez podwójne załamanie

Patrząc na obraz przez kalcyt można zaobserwować obraz podwójny. Przy obracanie kryształu jeden obraz pozostaje nieruchomy, natomiast drugi obraca się wokół niego. Odpowiednie promienie wychodzące z kryształu noszą nazwę zwyczajnego i nadzwyczajnego. Oba promienie są spolaryzowane liniowo w płaszczyznach wzajemnie ortogonalnych. Można się o tym przekonać obserwując obrazy, dawane przez kalcyt, dodatkowo przez filtr polaryzujący. W krysztale dwójłomnym światło ma różne prędkości zależnie od tego, jak zorientowana jest płaszczyzna jego drgań. Gdy światło niespolaryzowane przechodzi przez dwójłomny kryształ, to rozdziela się na dwie części spolaryzowane liniowo w różnych kierunkach i inaczej załamywane

39.

Polaryzacja przez układ drutów

składowa polaryzacji równoległa

do drutów jest wygaszona wskutek

absorpcji przez ruchliwe elektrony,

które mogą poruszać się tylko

wzdłuż drutów

44.

Dwójłomność jest własnością ośrodków optycznych do podwójnego załamywania światła (rozdwojenia promienia świetlnego). Substancje dla których zjawisko zachodzi nazywamy substancjami dwójłomnymi.

Przykłady:

• beryl

• kalcyt

• kwarc

• rubin

45.

Polaryzacja za pomocą kryształów dwójłomnych

Warstwa rozdzielająca pryzmaty

z kryształu dwójłomnego ma mniejszy

współczynnik załamania niż współczynnik załamania kryształu dla promienia zwyczajnego (O).

Przy odpowiednio dobranych kątach promień zwyczajny ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu, a przechodzi tylko promień nadzwyczajny (E)

46.

Prawo Malusa

Prawo Malusa dotyczy zmiany natężenia światła przechodzącego prezez analizator, w zależnośći od kąta, jaki tworzą płaszczyzny transmisji analizatora i polaryzatora. Obserwując wiązkę spolaryzowaną liniowo w kierunku pionowym, patrząc wzdłuż kierunku jej rozchodzenia się w stronę, z której wiązka nadbiega. Oznaczmy przez A₁ amplitudę tego swiatła. Światło pada na analizator, którego płaszczyzna transmisji twoży z A₁ kąt θ. Żeby znaleźć amplitudę A₂ światła przechodzącego, znajdujemy składową amplitudy A₁ w ierunku wyznaczonym przez płaszczyznę transmisji analizatora. A₂=A₁cosθ Ponieważ natężenie światła jest równe kwadratowi amplitudy, wobec tego I₂=I₁cos²θ. Każda absorpcja w polaryzatorze wprowadzi do tego równania pewną stałą, ale nie zmieni to zależnośći względnego natężenie od cos²θ. Prawo Malusa jest spełniane ściśle.

50.

Ciekłe kryształy, ciecze zawierające cząsteczki organiczne o wydłużonym kształcie, z wiązaniami podwójnymi lub pierścieniami aromatycznymi, zapewniającymi sztywność tych cząsteczek. Ciekłe kryształy wykazują własności anizotropowe kryształów optycznie jednoosiowych, przy jednoczesnym zachowaniu płynności zwykłej cieczy.

Ciekłe kryształy łączą własności cieczy i ciała krystalicznego. Stan ciekło-krystaliczny utracił uporządkowanie trójwymiarowe charakterystyczne dla stanu krystalicznego lecz zachował uporządkowanie dwuwymiarowe. Jest więc stanem bardziej uporządkowanym niż ciecz.

51.

Rozróżnia się trzy typy faz mezomorficznych (stanów ciekłych kryształów), odpowiadających różnym stopniom uporządkowania molekularnego: smektyczne (najsilniej uporządkowane, różne odmiany), nematyczne i cholesterolowe (najmniej uporządkowane).

W strukturze smetycznej cząsteczki organiczne w poszczególnych warstwach są ułożone równolegle. Kryształy smetyczne są nieprzeźroczyste i lepkie. Płaszczyzny mogą się przemieszczać równolegle

W strukturze nematycznej cząsteczki są równoległe względem siebie lecz nie są zorganizowane w płaszczyzny. Te ciekłe kryształy są bardziej przeźroczyste i mniej lepkie niż kryształy smetyczne

Ciekłe kryształy o budowie cholesterycznej posiadają podobną budowę do kryształów nematycznych . W tym przypadku cząsteczki w kolejnych warstwach są jednak zorientowane jedna względem drugiej. W ten sposób cząsteczki w poszczególnych płaszczyznach są obrócone wokół osi prostopadłych do ich środków (rys. 4.16c) i tworzą spiralę.

52.

Często kryształy smetyczne przechodzą w nematyczne w miarę wzrostu temperatury.

53.

fekt skręconego nematyka polega

na tym, że warstwa nematyka jest umieszczona między skrzyżowanymi

polaryzatorami, tak że przy każdym z polaryzatorów cząsteczki ciekłego kryształu są ustawione równolegle do niego. W efekcie skręcenia kierunku cząsteczek nematyka skręceniu ulega także kierunek polaryzacji. Światło przechodzi przez drugi polaryzator ustawienia.

Po włączeniu napięcia cząsteczki ustawiają się równolegle do pola (prostopadle do polaryzatorów) i nie wpływają na polaryzację. Światło nie przechodzi przez drugi polaryzator.

54.

Zastosowanie w wyświetlaczach, w których wykorzystuje się eutektyczne mieszaniny związków prętopodobnych, które są zdolne do generowania fazy nematycznej lub SmC*. Mechanizm działania wyświetlaczy opiera się na zmianach kierunku uporządkowania mezofazy pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego co powoduje zmianę kierunku dwójłomności światła przechodzącego przez te fazy. Wyświetlacze oparte na fazie nematycznej są monochromatyczne i nie mogą posiadać skali szarości. Wyświetlacze oparte na fazie SmC* mogą być w pełni kolorowe i posiadać szeroką skalę szarości.

---