Füüsika 2 - Mere - teooria 76-89 (7)

76. Mis on täielik peegeldus? Joonis, valem, seletus,
rakendused.
Suurendades langemisnurka α, jõuame olukorrani, kus β=900 ja edasisel
langemisnurga suurendamisel kiir teise keskkonda ei levi. See on täielik
peegeldus. Langemisnurk , mille juures murdumisnurk on 900 on antud
keskkondade jaoks sisepeegeldumise piirnurk .
Detailsemal uurimisel selgub, et valguslaine sukeldub teise
keskkonda poole lainepikkuse ulatuses ja naaseb siis. See
efekt on energeetiliselt 100%-se kasuteguriga.
Kiudoptika, veekogu, kalade nägemine.
Ka siin kehtib kiire pööratavus.
77. Mis on Fermat ’ printsiip? Optiline teepikkus kui järeldus
Fermat’ printsiibist.
Fermat’ printsiip.
Fakt: Homogeenses keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt
ja mittehomogeenses keskkonnas kõverjooneliselt.
Fermat’ printsiip: valgus levib mööda sellist teed, mille
läbimiseks kuluv aeg on minimaalne.
Aeg t peab olema minimaalne. Kuna c= const , siis
peab minimaalne olema:
Valgus levib mööda sellist teed, mille optiline teepikkus
on minimaalne.
Fermat’ printsiibist järelduvad valguse peegeldumis- ja
murdumiseadus
78.Kasutades allolevast joonist, tuletage Fermat’ printsiibist
lähtudes valguse murdumisseadus.
79. Mis on valgustugevus ? Ühik SI-s. Mis on valgusvoog ? Ühik SI-s.
Valgustugevus I Vaatame punktvalgusallikast
lähtuvat kiirgusvoogu.
Valgustugevus on ühikulise ruuminurga kohta tulev
valgusvoog.
Kui I ei sõltu suunast , nimetatakse valgusallikat isotroopseks.
Punktvalgusallika korral.
Valgustugevuse ühik on:
2) Valgusvoog.
80. Mis on valgustatus? Ühik SI-s. Mis on heledus? Ühik SI-s.
3) Valgustatus. On pinnale langeva valgusvoo
iseloomustamiseks.
Heledus B
Heledus iseloomustab kiirgavat pinda (ka peegeldumisel)
antud vaatesuunas. Heledus on antud vaatesuunas pinnaühikult paistev
valgustugevus risti selle pinnaga.
81. Miks on vaja valguse puhul interferentspildi saamiseks
koherentseid laineid ? Miks loomulik valgus pole koherentne.
Ajas püsiv liitmise tulemus on võimalik ainult koherentsete lainete puhul ehk sama sageduse (monokromaatse) ja püsiva faasivahega lainete puhul. Reaalsed valgusallikad ei kiirga kunagi monokromaatseid laineid ja seetõttu sõltumatutest allikatest pärinevad valguslained ei interfereeru. Pealegi on absoluutselt monokromaatne laine idealisatsioon, mis praktikas ei realiseeru mitte kunagi. Põhjus on järgmine.Reaalses valgusallikas on kiirgajaks aatom ja kiirgusakti tulemuseks piiritletud valguslaine-valgusosake footon.
Ühe kiirgusakti pikkus on ca 1*10-8 s. See kestvus tuleneb energianivoode diskreetsusest. Footonite võimendis LASER -is on võimalik seda aega küll oluliselt pikendada, aga mitte lõpmatult, mida nõuab absoluutselt monokromaatne laine. Aines kiirgavad kõik aatomid kaootiliselt ja seetõttu on erinevate kiirgusaktide algfaasid erinevad.
82. Mis on ajaline ja ruumiline koherentsus?
Valguslainete ajaline koherentsus.
Selle hindamiseks vaadatakse aega, mille jooksul
valguslainete paketis juhuslik faasimuutus ei ületa π-d.
Niisugune kriteerium on valitud seepärast, et selle
ületamisel seguneksid juba maksimumid ja miinimumid
ja interferents poleks enam jälgitav.
Valguslainete ruumiline koherentsus.
Tuleneb ajalise koherentsuse nõudest. Nimelt see on
ruumiosa mõõde, mille sihis ei muutu lainepakettides
juhuslik faasivahe rohkem kui π võrra.
Keskkonnas valguse kiirus väheneb ja siis:
Seega tuleb arvesse optiline teepikkus.
Praktikas tähendavad koherentsuse nõuded seda, et
liituvad valguslained tulevad sünteesida ühest ja samast
valgusallikast ja valguse spektraalset koostist tuleb
oluliselt piirata.
83. Lähtudes joonisest, tuletage valguse interferentsi üldtingimused
punktis M.
Vaatame punktis M toimuvat liitumist .
Punktis S on faas ωt. Esimene laine ja teine tekitavad punktis M
võnkumised, mis liituvad:
Leiame faasivahe punktis M.
84.Tuletage valem interferentsi tingimuste jaoks punktis x. S1 ja S2
on koherentsed valgusallikad.
Igas punktis valguse intensiivsus on määratud käiguvahega ∆
Nüüd max. tingimus eelmisest punktist: Katse juuksekarva läbimõõdu leidmiseks.
Uurime esimest maksimumi.
85. Tuletage kiire 1 ja 2 optilise käiguvahe avaldis maksimumi ja
miinimumi jaoks.
1 ja 2 interfereeruvad.
Leiame optilise käiguvahe joonel AB.
On peegeldumisel tekkiv poollaine kaotus või võit
ülemiselt või alumiselt pinnalt. “+” tuleb siis, kui n>n0
“-” tuleb siis, kui n