Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV (2013-2014) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 49 Δείκτης διάθλασης Η διάδοση φωτός σε ένα μέσο επηρεάζεται σημαντικά από.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV (2013-2014) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 49 Δείκτης διάθλασης Η διάδοση φωτός σε ένα μέσο επηρεάζεται σημαντικά από."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 49 Δείκτης διάθλασης Η διάδοση φωτός σε ένα μέσο επηρεάζεται σημαντικά από την πόλωση που προκαλεί σε αυτό λόγω της επίδρασης του Ε στα ηλεκτρικά φορτία του μέσου (ο δείκτης διάθλασης είναι συνάρτηση της συχνότητας). Εξίσωση διασποράς Η διάδοση φωτός σε ένα μέσο παρουσιάζει διασπορά επειδή η ταχύτητα είναι συνάρτηση της συχνότητας του φωτός. Εξισώσεις Maxwell σε διηλεκτρικό (υλικό χωρίς ελεύθερα ηλεκτρόνια) ηλεκτρική μετατόπιση πόλωση του υλικού ένταση εξωτ. ηλ. πεδίου Σχετική διηλεκτρική «σταθερά» του μέσου μαγνητική επαγωγή ένταση εξωτ. μαγν. πεδίου μαγνήτιση Σχετική μαγνητική διαπερατότητα

2 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 50 Εξισώσεις Maxwell σε διηλεκτρικό Στο διηλεκτρικό δεν υπάρχουν ελέυθερα φορτία και ρεύματα Ταχύτητα διάδοσης στο μέσο Δείκτης διάθλασης Όλες οι σχέσεις ισχύουν για ομοιογενές και ισότροπο μέσο.

3 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) p Διπολική ροπή: δημιουργείται μεταξύ δύο ίσων και αντίθετων φορτίων που απέχουν απόσταση. Δίπολο Μόρια: υπάρχουν πολικά (με μόνιμη διπολική ροπή) και μη-πολικά Επαγόμενη διπολική ροπή: διαχωρισμός του κέντρου του θετικού και του αρνητικού φορτίου με την επίδραση εξωτερικού πεδίου Ε Άτομα: το κέντρο του θετικού φορτίου (πυρήνας) και του αρνητικού (ηλεκτρονικό νέφος που τον περιβάλλει) συμπίπτουν. ΟC + - Ο - Πόλωση: παρουσία εξωτερικού ηλ. πεδίου τα άτομα/μόρια πολώνονται και προσανατολίζονται  ανάπτυξη πόλωσης (Cb/m 2 ) - + Ε

4 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 5252 Ταλαντωτές στην ύλη: στα υλικά υπάρχουν διαφόρων ειδών ταλαντωτές [ατομικοί (ηλεκτρόνια), ιοντικοί, δονητικοί, περιστροφικοί]  η συχνότητα συντονισμού ελαττώνεται αυξανόμενης της αδράνειας. Ορατό φως  απόκριση κυρίως ατομικών ταλαντωτών ηλεκτρική επιδεκτικότητα Νόμος Gauss (1 η εξ. Maxwell) δέσμια φορτία Ατομικοί ταλαντωτές: τα δέσμια ηλεκτρόνια σε ένα άτομο θεωρούμε ότι συμπεροφέρονται ως (εξαναγκασμένοι) ταλανωτές  δύναμη επαναφοράς= -Κx [κάθε ηλεκτρόνιο έχει τη δική του συχνότητα συντονισμού ] Μοντέλο ταλαντωτή του Lorentz συντελεστής απόσβεσης [sec -1 ]

5 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 53 Διπολικη ροπή ηλεκτρονίου (ηλεκτρόνιο q= -e, πυρήνας μαζί με τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια q=+Ze-(Z-1)e= -e χρονική μεταβολή του πεδίου (η χωρική είναι πολύ μικρή επειδή οι διαστάσεις του ατόμου [~ m] είναι πολύ μικρότερες του μήκους κύματος του φωτός [~10 -6 m] ) Επαγόμενη πόλωση από το πεδίο του φωτός Για ω~ω 0  συντονισμός  πόλωση Για ω<ω 0  πόλωση και εξ. πεδίο ομόρροπα Για ω>ω 0  πόλωση και εξ. πεδίο αντίρροπα Διηλεκτρική συνάρτηση &

6 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 5454 Συνεισφορά πολλών ατομικών ταλαντωτών f j : ισχύς ταλαντωτή (λαμβάνει υπόψη την πιθανότητα μετάπτωσης – υπολογίζεται κβαντομηχανικά) συντελεστής εξασθένισης Χωρίς απόσβεση (γ=0)

7 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 55 Χωρίς απόσβεση (γ=0) ε 1 <0

8 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 56 Με απόσβεση (γ  0)

9 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 57 Μιγαδικός δείκτης διάθλασης: προκύπτει λόγω απόσβεσης του (εξαναγκασμένου) ταλαντωτή  διαφορά φάσης μεταξύ x (P) και E  το φανταστικό μέρος σχετίζεται με ιδιότητες απορρόφησης. Επίπεδο κύμα που διαδίδεται κατά z z x Νόμος Beer Συντελεστής απορρόφησης: συντονισμός ταλαντωτή  κ  0  εξηγείται η απορρόφηση  διασκεδασμός

10 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 58 Διασκεδασμός: εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από τη συχνότητα (ή το μήκος κύματος) περιοχή ανώμαλου διασκεδασμού περιοχή κανονικού διασκεδασμού

11 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 59 Διασκεδασμός γυαλιούΤα γυαλιά έχουν περιοχές απορρόφησης στο UV (λ 0 ~100 nm) [κανονικός διασκεδασμός στο ορατό, γ~0] wikipedia Εκφράσεις διασκεδασμού Αριθμός Abbe D  589.2nm F  486.1nm C  656.3nm Τύπος Sellmeier (λ>λ 0 ) προσδιορισμός λ 0 από μετρήσεις στην περιοχή του ορατού Τύπος Cauchy (λ>λ 0 )

12 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 60 Διασκεδασμός από λεπτό πρίσμα: Γυαλί (κανονικός διασκεδασμός) V B G Y O R γωνία εκτροπής ε = n(A-1) Α λευκό φως RORO Y G B V Διάλυμα φουξίνης (ανώμαλος διασκεδασμός) V B Y O R Α R Y B V έντονη απορρόφηση του πράσινου O n B < n V < n R < n O < n Y ε λευκό φως

13 Α Β Γ Δ Ε 1 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 61 Ποιοτική ερμηνεία του διασκεδασμού Φως = αρμονικό κύμα  το ηλεκτρόνιο ταλαντώνεται με διαφορά φάσης φ  εκπέμπει ακντινοβολία με διαφορά φάσης π/2 ως προς την ταλάντωση (το πεδίο της εκπεμπόμενης καθορίζεται από την επιτάχυνση του φορτίου)  εκπομπή δευτερογενούς κύματος Συνολική καθυστέρηση φάσης Δφ= π/2+φ A προσπίπτον συνιστάμενο κύμα Β ΓΓ Δ Ε ω<<ω 0  -Δφ=0-π/2 ω<ω 0  -π/2<-Δφ<-π ω=ω 0  -Δφ=-π & συντονισμός ω>ω 0  -π<-Δφ<-3π/2 ω>>ω 0  -Δφ~-3π/2 φαινομενική προήγηση φάσης  το φως (τα σημεία σταθερής φάσης) φαίνεται να τρέχει με υ>c  πραγματική ταχύτητα διάδοσης σήματος: ταχυτητα ομάδας δευτερογενές κύμα

14 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 6262 Διακρότημα Διάδοση δύο επιπέδων κυμάτων ίδιου πλάτους με λίγο διαφορετική συχνότητα Δω=ω 2 -ω 1 και λίγο διαφορετικά μήκη κύματος Δk=k 2 -k 1 Το φως που εκπέμπεται από τις συνήθεις πηγές είναι ένα κυματόδεμα που προκύπτει από μεγάλο αριθμό κυμάτων [sin(k i z-ω i t)] με συχνότητες σε μια περιοχή Δω. Όσο μεγαλύτερο είναι το Δω τόσο πιο περιορισμένος χωρικά και χρονικά είναι ο παλμός.

15 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 63 Ταχύτητα ομάδας (υ g )Είναι η ταχύτητα διάδοσης ενός σημείου σταθερής φάσης (π.χ. μεγίστου) της περιβάλλουσας του διακροτήματος Ταχύτητα φάσης Η ταχύτητα ομάδας μπορεί να είναι ίση, μικρότερη ή μεγαλύτερη της ταχύτητας φάσης. Μπορεί να είναι ακόμη και αρνητική. Αυτό καθορίζεται από το Δk, Δω και τις ιδιότητες διασκεδασμού του μέσου Είναι η ταχύτητα διάδοσης ενός σημείου σταθερής φάσης (π.χ. μεγίστου) του κύματος, δηλαδή του όρου

16 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 64 Σχέσεις μεταξύ ταχύτητας ομάδας και ταχύτητας φάσης λ: μήκος κύματος στο μέσο, λ 0 : μήκος κύματος στο κενό

17 ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV ( ) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 65 Περιοχή κανονικού διασκεδασμού (Κ.Δ.) 1 ω0ω0 Περιοχή ανώμαλου διασκεδασμού (Α.Δ.) ω<ω 0 ω>ω0ω>ω0 n, ω>0 Κανονικός διασκεδασμός και Ανώμαλος διασκεδασμός Η κλίση της καμπύλης διασκεδασμού είναι πολύ μεγάλη. Η ταχύτητα ομάδας μπορεί να είναι >c ή/και αρνητική. Η ταχύτητα ομάδας, δηλαδή η ταχύτητα με την οποία κινείται το μέγιστο της περιβάλλουσας του κυματοδέματος, δεν μπορεί να συσχετιστεί με την ταχύτητα μεταφοράς ενέργειας ή διάδοσης σήματος καθώς το κυματόδεμα υφίσταται σημαντική χωρική παραμόρφωση (chirping). Αποδεικνύεται όμως, ότι σε κάθε περίπτωση η ταχύτητα διάδοσης της πυκνότητας ενέργειας είναι μικρότερη της c.


Κατέβασμα ppt "ΣΥΝΟΨΗ (6) ΦΥΣΙΚΗ IV (2013-2014) ● KYMATIKH – OΠTIKH ● ΜΑΡΙΑ ΚΑΤΣΙΚΙΝΗ (T3) 49 Δείκτης διάθλασης Η διάδοση φωτός σε ένα μέσο επηρεάζεται σημαντικά από."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google