Laine kiirus- näitab, kui pika tee läbib laine ajaühikus Lainefaas- määrab muutuva suuruse väärtuse antud ajahetkel Valguse sagedus ja lainepikkuse seotus- Lankta=C/F Nähtav valgus- elektromagnetlaine, mille lainepikkus on vahemikus 380-760 nm Ultravalgus-Väiksema lainepikkusega nähtavast valgusest. Infravalgus- Suurema lainepikkusega nähtavast valgusest Valguse difraktsioon- valgus satub varju piirkonda Hygens Fresnel- Valguslainete levimisel on laine, lainefrondi iga punkt on elementaarlainete allikas. Valguse internsiivsus on määratud elementaarlainete liitumise tulemusena Valgusinterferents- 2laine liitumine mille tulemusena erinevas ruumis punktides võnkumisel tugevdavad või nõrgendavad teineteist Käiguvahe-kahe laine teepikkuste vahe Interferentsi max- 2K*lankta/2, d* sin alfa=K*lankta Interferentsi min-3/2K*lankta, d*sin alfa=3/2K*alfa Interfer
Raadio- ja sidetehnika instituut Õppeaine: Laineväljad IRM0010 Laboratoorse töö: Elektromagnetvälja kiirgus läbi apertuuri Aruanne Täitjad: Juhendaja: Töö sooritatud: Aruanne esitatud: Aruanne tagastatud: Aruanne kaitstud: ...................................... (juhendaja allkiri) 1. Arvutasime Fresnel`i tsooni kauguse apertuurist etteantud pilu laiuse korral. r = 2*D2 / = 0,63 m = 6,3*10-7 m a) D = 0,135 mm = 1,35*10-4 m r = 2*(1,35*10-4)2 / 6,3*10-7 = 0,0579 m b) D = 0,23 mm = 2,3*10-4 m r = 2*(2,3*10-4)2 / 6,3*10-7 = 0,1679 m c) D = 0,115 mm = 1,15*10-4 m r = 2*(1,15*10-4)2 / 6,3*10-7 = 0,0420 m 2. Arvutasime kiirgusintensiivsuse miinimumide kaugused kiirguse tsentrist erinevate ekraani kauguste ja pilu laiuste korral. Kasutades valemeid
Tallinna Tehnikaülikooli füüsika instituut Üliõpilane: Üllar Alev Teostatud: 11.04.07 Õpperühm: EAEI-21 Kaitstud: Töö nr. 9 OT FRESNELI DIFRAKTSIOON ÜMMARGUSE AVA KORRAL Töö eesmärk: Töövahendid: Ümmarguse ava difraktsioonpildi uurimine, Valgusallikas, ekraanid avadega, valgusfilter, okulaar, optiline valguse lainepikkuse määramine. pink. Skeem Töö käik. 1. Asetage detailid optilisele pingile skeemi kohaselt. Ekraanide 3 ja 4 asend optilisel pingil on fikseeritud. Kaugus nende ekraanide vahel a=100 cm. Kontrollida seda. Lülitage sisse valgusallikas 1. 2. Okulaar 5 kinnitage alusele nii, et difraktsioonpilt jääks okulaari vaatevälja keskele. 3. Eemaldage okulaari aeglasel...
mulle. Seda kasutatakse optiliste pindade selgendamisel ja hologrammide valmistamisel. Valguse difraktsioon Valguslaine kaldumine tõkete taha. See avaldub tõkete korral, mille mõõtmed on samas suurusjärgus lainete pikkusega. Difraktsioon võib esineda nii avade, kui ka tõkete korral. Looduses esineb nt. ämblikuvõrgu puhul. Valguse interferentsi, difraktsiooniga tegeles hollandi füüsik C. Huygens, prantslane J. Fresnel ja Inglane T. Young. Difraktsioon võib ka esineda peegeldunud valguse korral, nt CD plaat näib värvilisena difraktsiooni tõttu. Valguse difraktsiooni selgitatakse ka Huygensi Fresneli printsiibi kaudu: Huygensi printsiibi kohaselt on iga ruumi punkt, kuhu laine on jõudnud, on ise laine allikas, mis kiirgab nn. Elementaarlaineid. Fresnel täiendas Huygensi printsiipi, väites, et tekkinud elemntaarsed valguslained tekitavad valguse interferentsi tõkke taha.
valguskiirte muutumatusele. James Gregory uuris linnusule poolt tekitatud difraktsioonimustreid. See oli sisuliselt difraktsioonivõre poolt tekitatud nähtuste esmakordne uurimine.Thomas Young korraldas 1803. aastal eksperimendi, kus tutvustas kahe lähedal asetseva pilu poolt tingitud interferentsi.Thomas Young selgitas vaatlustulemusi erinevatest piludest väljuvate lainete interferentsiga ning järeldas, et valgus peab levima lainetena. Augustin-Jean Fresnel tegi põhjalikumaid uuringuid ja arvutusi difraktsiooninähtustest, mis avaldati 1815. aastal ning 1818. aastal.Augustin-Jean Fresnel toetas sellega märkimisväärselt valguslaine teooriat, mida oli uurinud Christiaan Huygens ning taaselustanud Young, vastandades teooriat Newtoni valgusosakeste teooriale. Francesco Maria Grimaldi Thomas Young James Gregory (1618—1663) (1773— (1638-1675) 1829)
1.Laine peab piisavalt pika ajajookusl säilitama oma esimsed parameetrid. 2.Lained peavad olema koherentsed(liituda saavadlained, mis on sama laine pikkusega ja samas faasis) Koherentsete lainete saamiseks on vaja kahte valgusallikat, mis kiirgavad koherentseid laineid. Koherentseid laineid ei ole sellepärast, et valgus kiirgab aatomites ja kiirgumine on juhuslik ja aatomeid on väga palju. *Tavalistes valgusallikates olevad lained on mitte koherentsed 1826 Fresnel-kasutas kahte peeglit ja jaotas ühevalgusallika kaheks ning need on koherentsed Difraktsioon-on lainete paindumine tõkete taha. *Difraktsioon tekib ainult väga väkeste avade korral *Difraktsioon on valguse kõrvale kalle valguse sirgjoonilsest levimisest. *Difraktsioon on jälgitav kui ava aluis on 2-5 lainepikkust *Difraktsioon avastati 1802.aastal->Young *Huygensi prinsiip iga ruumipunkt kuhu laine jõuab on uukes laineallikaks kust kiirgab elementaarline.
ringjoonelised) sekundaarlained (moodustub ka tagasilaine). Kõikide elementaarlainete kohtumispaik moodustab tasalainete puhul uue lainefrondi, mis on kõigi elementaarlainete mähispind. Lainefrondi uue asendi määrab kõigi elementaarlainete superpositsioon. Kuna paralleel- või ristlaine frondist kiirguvad elementaarlained igas suunas, siis on võimalik, et lained painduvad tõkete taha. Huygensi printsiibi sõnastas esialgsel kujul Christiaan Huygens ning täiendatud kujul Augustin Jean Fresnel, mistõttu seda nimetatakse ka Huygensi-Fresneli printsiibiks. Huygensi printsiibist moodustub palju erijuhtumeid, näiteks difraktsioon kaugväljas (Fraunhoferi difraktsioon) ja difraktsioon lähiväljas (Fresneli difraktsioon). 4. Vahelduvvoolu efektiivväärtus ja võimsus Vahelduvvooluks nimetatakse voolu, mille suund ja tugevus ajas perioodiliselt muutub. Vahelduvvoolu efektiivväärtus on võrdne niisuguse alalisvooluga, mis samas
valgusallikalt jõuab valgus difraktsioonivõrele, siis muutub iga võre pilu uueks valgusallikaks, kust valgus levib võre taha kõikides suundades Monokromaatsus ehk monokromaatilisus on valgus- või üldisemalt elektromagnetlainete omadus olla "ühevärviline", s.o kindla sageduse jalainepikkusega. Monokromaatset valguslainet ei saa prisma abil lahutada erinevat värvi laineteks. Monokromaatset valguslainet annavad laserid. 5. Sõnastage Huygensi-Fresnel'i printsiip Huygens lõi laineoptika eesmärgiga seletada valguse kaksikmurdumist: erinevas suunas levivate ristvõnkumiste levimiskiirused on erinevad. Fresneli tähtsamad ja rakenduslikumad tööd on seotud difraktsiooniga, aga alustas ta interferentsikatsetest. Kahe pilu asemel kasutas ta ühe valgusallika kahte optilist kujutist. Nii on näiteks kahe peegli või kahe prisma abil võimalik saada kaks samaväärset kiirtekimpu, mille heledus on tunduvalt suurem kui
= 0° or b sin = (k + ½) kus: b ... pilu laius ... nurk otse leviva kiire suhtes k ... maksimumi järk (1, 2, 3, ...) ... lainepikkus Difraktsioonis miinimumi tekkimise ligikaudne tingimus: b sin = k 3. difraktsiooni lähi ja kaugtsoonide erinevus Lähitsoon ehk ka fresneli tsoon. Kaugtsoon ehk ka fraunhoferi tsoon. Eristatakse Fresnel´i ja Fraunhoferi difraktsiooni. Esimesel korral langeb tõkkele tavaliselt sfääriline laine ja difraktsioonipilti (intensiivsuse jaotust) jälgitakse tõkkele suhteliselt lähedal. Sel juhul liituvad vaatluskohas sfäärilised lained. Fraunhoferi difraktsiooni korral langeb tavaliselt tõkkele (või selles olevale avale) paralleelne kiirtekimp ja difraktsioonipilti vaadeldakse tõkkest (või avast) suhteliselt kaugel. Sel juhul võib vaatluskohas lainefrondi
MIN tingimus: min = (2k+1) /k Lained on sellisel juhul vastasfaasis. Difraktsioonipildis ilmnevad ribad on tingitud elementaarlainete interferentsist. Kohtades, kus ei ole min ega max tingimusi täidetud, interfereeruvad lained ikkagi, aga sellisel juhul on liitumise tulemus miinimumi ja maksimumi vahepealne. Valguse difraktsiooniks nim füüsikalist nähtust, mille puhul lained painduvad tõkete taha (valguse sattumist varju piirkonda). Avastas 1815. aastal prantsuse füüsik Fresnel. Ta lähtus Huygensi printsiibist: ,,Iga ruumipunkt, kuhu valguslaine jõuab, on ise uueks laineallikaks." Valguse difraktsiooni selgitamisel kasutatakse HuygensFresneli printsiipi: ,,Igat lainepinna punkti vaadeldakse elementaarlaine allikana, kusjuures valguse intensiivsus mingis ruumipunktis on määratud elementaarlainete liitumisega." Varju piirkonnaks nim seda ruumi osa, kuhu sirgjooneliselt leviv valgus ei satu.
või tõkked lainete teel. 4. Millest on tingitud energiakaod reaalses liinis? Energiakadusid liinis põhjustavad juhtmepaari takistus R ja juhtivus G. Liini aktiivtakistus R koosneb ahela juhtmete takistusest ja sellele liitub lisatakistus, mis on tingitud kadudest ümbritsevates kaabli metallosades 5. Milles erinevad Fraunhofferi ja Fresneli difraktsioonide vaatluse tingimused Eristatakse Fresnel´i ja Fraunfhoferi difraktsiooni. Esimesel korral langeb tõkkele tavaliselt sfääriline laine ja difraktsioonipilti (intensiivsuse jaotust) jälgitakse tõkkele suhteliselt lähedal. Sel juhul liituvad vaatluskohas sfäärilised lained. Fraunhoferi difraktsiooni korral langeb tavaliselt tõkkele (või selles olevale avale) paralleelne kiirtekimp ja difraktsioonipilti vaadeldakse tõkkest (või avast) suhteliselt kaugel. Sel juhul võib
Valguse sattumine varju piirkonda Varju piirkonnaks nimetame seda ruumiosa,kuhu sirgjooneliselt leviv valgus ei satu. Joonis : Tasalaine frondi tekkimine Huygensi printsiibi kohaselt. Tasalaine frondiks on elementaarlainete puutepind. Huygensi printsiibi abil saab seletada valguse sattumist varju piirkonda. Difraktsioonipilt ja Hygensi-Fresneli printsiip Huygensi printsiipi täpsustas Prantsuse füüsik A. Fresnel . Selle printsiibi kohaselt võib igat lainepinna punkti vaadelda elementaarlaine allikana,kusjuures valguse intensiivsus mingis ruumipunktis on määratud elementaarlainete liitumise tulemusega. See, kas lainel on parajasti maksimaalne, minimaalne või mõni muu väärtus, oleneb laine faasist. Samas faasis olevad lained tugevdavad liitumisel üksteist. Vastasfaasis olevad lained nõrgendavad või kustutavad üksteist liitumisel. Valguste interferents
tulemusena määratakse lainefrondi iga uus asend. Lainefrondi punktidest väljunud laineid nimetatakse sekundaarlaineteks. Kui võnkumine on jõudnud mingisugusesse ruumipunkti, siis see punkt muutub uueks võnkumiste levitajaks. Nii ongi iga lainefrondi punkt sekundaarlaine allikaks. Sekundaarlainete interfereerumise tulemusena tekib uus lainefrondi asend. Lõpmatu hulga lainete liitmise lihtsustamise eesmärgil jaotas prantsuse teadlane Fresnel (1788- 1827) lainefrondi tsoonideks. Tsoonide asetus lainefrondil aa oleneb väljapunkti P asukohast, milles sekundaarseid laineid liidetakse. Tsoonid joonistatakse punkti O ümber, mis on vaatluskohale P kõige lähem punkt lainefrondil. Naabertsoonidest tulevate lainete käiguvahe on /2 ,Need lained kustutavad teineteist. Kui tõketest vabal lainefrondi osal saab joonistada täpselt paarisarv Fresneli tsoone, siis punktis P tekib difraktsiooni miinimum. Paaritu arvu
interfereerumse tulemusena määratakse lainefrondi iga uus asend. Lainefrondi punktidest väljunud laineid nim. sekundaarlaineteks. Kui võnkumine on jõudnud mingisugusesse ruumipunkti, siis see punkt muutub uueks võnkumiste levitajaks. Nii ongi iga lainefrondi punkt sekundaarlaine allikaks. Sekundaarlainete interfereerumise tulemusena tekib uus lainefrondi asend. Lõpmatu hulga lainete liikumise lihtsustamise eesmärgil jaotas Fresnel lainefrondi tsoonideks. Tsoonide asetus lainefrondil aa oleneb väljapunkti P asukohast, milles sekundaarseid laineid liidetakse. Tsoonid joonistatakse punkti O ümber, mis on vaatluskohale P kõige lähem punkt lainefrondil. naabertsoonidest tulevate lainete käiguvahe on /2. Need lained kustutavad teineteist. Kui tõketest vabal lainefrondi osal saab joonistada täpselt paarisarv fresneli tsoone, siis punktis P tekib difraktsiooni miinium
3.5.3. Valguslainete interferents Interferents (ladina keelest, inter-vastastikku, omavahel, + ferire -lööma, tabama.) on nähtus, mis tekib kahe või enama laine liitumisel ja seisneb selles, et sõltuvalt oma faasidest tugevdavad liituvad lained vastastikku üksteist ühtedes ja nõrgendavad teistes ruumipunktides. Valguse interferentsi nähtust uuris ja andis seletuse prantsuse füüsik Augustin Jean Fresnel (frenel ) ( 1788 - 1827 ) ning tõestas, et valgus on ristlainetus. Et interfereeruda saavad ainult koherentsete laineallikate tekitatud lained, töötas Fresnel kõigepealt välja koherentsete valgusallikate saamise viisi. Koherentsus ( ladina keelest - cohaerentia seostatus, seos ) on võnkeprotsesside (lainete) ajaline kooskõlastatus, mida iseloomustab nende faaside muutumatus. Kahe erineva allika poolt kiiratud valgus üldiselt ei interfereeru. Järelikult pole
millest kiirgunud lainete interfereerumse tulemusena määratakse lainefrondi iga uus asend. Lainefrondi punktidest väljunud laineid nim. sekundaarlaineteks. Kui võnkumine on jõudnud mingisugusesse ruumipunkti, siis see punkt muutub uueks võnkumiste levitajaks. Nii ongi iga lainefrondi punkt sekundaarlaine allikaks. Sekundaarlainete interfereerumise tulemusena tekib uus lainefrondi asend. Lõpmatu hulga lainete liikumise lihtsustamise eesmärgil jaotas Fresnel lainefrondi tsoonideks. Tsoonide asetus lainefrondil aa oleneb väljapunkti P asukohast, milles sekundaarseid laineid liidetakse. Tsoonid joonistatakse punkti O ümber, mis on vaatluskohale P kõige lähem punkt lainefrondil. naabertsoonidest tulevate lainete käiguvahe on /2. Need lained kustutavad teineteist. Kui tõketest vabal lainefrondi osal saab joonistada täpselt paarisarv fresneli tsoone, siis punktis P tekib difraktsiooni miinium. Paaritu arvu puhul jäävad ühe tsooni piirest
interfereerumse tulemusena määratakse lainefrondi iga uus asend. Lainefrondi punktidest väljunud laineid nim. sekundaarlaineteks. Kui võnkumine on jõudnud mingisugusesse ruumipunkti, siis see punkt muutub uueks võnkumiste levitajaks. Nii ongi iga lainefrondi punkt sekundaarlaine allikaks. Sekundaarlainete interfereerumise tulemusena tekib uus lainefrondi asend. Lõpmatu hulga lainete liikumise lihtsustamise eesmärgil jaotas Fresnel lainefrondi tsoonideks. Tsoonide asetus lainefrondil aa oleneb väljapunkti P asukohast, milles sekundaarseid laineid liidetakse. Tsoonid joonistatakse punkti O ümber, mis on vaatluskohale P kõige lähem punkt lainefrondil. naabertsoonidest tulevate lainete käiguvahe on /2. Need lained kustutavad teineteist. Kui tõketest vabal lainefrondi osal saab joonistada täpselt paarisarv fresneli tsoone, siis punktis P tekib difraktsiooni miinium. Paaritu arvu puhul jäävad ühe
valgusallikatena, millest kiirgunud lainete interfereerumse tulemusena määratakse lainefrondi iga uus asend. Lainefrondi punktidest väljunud laineid nim. sekundaarlaineteks. Kui võnkumine on jõudnud mingisugusesse ruumipunkti, siis see punkt muutub uueks võnkumiste levitajaks. Nii ongi iga lainefrondi punkt sekundaarlaine allikaks. Sekundaarlainete interfereerumise tulemusena tekib uus lainefrondi asend. Lõpmatu hulga lainete liikumise lihtsustamise eesmärgil jaotas Fresnel lainefrondi tsoonideks. Tsoonide asetus lainefrondil aa oleneb väljapunkti P asukohast, milles sekundaarseid laineid liidetakse. Tsoonid joonistatakse punkti O ümber, mis on vaatluskohale P kõige lähem punkt lainefrondil. naabertsoonidest tulevate lainete käiguvahe on /2. Need lained kustutavad teineteist. Kui tõketest vabal lainefrondi osal saab joonistada täpselt paarisarv fresneli tsoone, siis punktis P tekib difraktsiooni miinium. Paaritu arvu puhul jäävad ühe
2)fookusekaugus on fookuse kaugus läätse (süsteemi viimase, fookusele lähima elemendi) tasandist. Põhiühikuks on valgustugevuse ühik kandela e. rahvusvaheline küünal (cd), mille kohta antakse etaloondefinitsioon: Üks kandela on valgustugevus, mis võrdub 1/60 suuruse pinna kiirgusega plaatina tahkumistemperatuuril (2044 K). 18. Põhimõistete sõnalised definitsioonid: interferents, difraktsioon. Koherentsed valgusallikad. Huygens'i-Fresnel'i printsiip. Interferents on lainete liitumine, arvestades faasinihet. Difraktsioon on laine murdumine tõkke taga (valguse levimine geomeetrilise varju piirkonda). Koherentseteks nimetatakse (valgus)allikaid, mille poolt kiiratud (valgus)lainete faasinihe on kogu aeg ühesugune. Huygens'i-Fresnel'i printsiip seob uue lainefrondi kujunemise sekundaarlainete interferentsiga. 1.Iga lainefrondi punkti võime vaadata kui sekundaarlainete allikat; 2
2)fookusekaugus on fookuse kaugus läätse (süsteemi viimase, fookusele lähima elemendi) tasandist. Põhiühikuks on valgustugevuse ühik kandela e. rahvusvaheline küünal (cd), mille kohta antakse etaloondefinitsioon: Üks kandela on valgustugevus, mis võrdub 1/60 suuruse pinna kiirgusega plaatina tahkumistemperatuuril (2044 K). 18. Põhimõistete sõnalised definitsioonid: interferents, difraktsioon. Koherentsed valgusallikad. Huygens'i-Fresnel'i printsiip. Interferents on lainete liitumine, arvestades faasinihet. Difraktsioon on laine murdumine tõkke taga (valguse levimine geomeetrilise varju piirkonda). Koherentseteks nimetatakse (valgus)allikaid, mille poolt kiiratud (valgus)lainete faasinihe on kogu aeg ühesugune. Huygens'i-Fresnel'i printsiip seob uue lainefrondi kujunemise sekundaarlainete interferentsiga. 1.Iga lainefrondi punkti võime vaadata kui sekundaarlainete allikat; 2
annaabi.ee 
