Laineoptika FÜÜSIKA vol2 (0)

Laineoptika uurib valguse ja teiste elektromagnetkiirguste
levimist, kiirust, tekkimist, mõju ainetele ja kasutamist .
Newton arendas korpuskulaarteooriat. Huygens arendas
aga laineteooriat. Tänapäeval nim. valguse osakesi
valguskvantideks e. footoniteks. ( korpuskulaarteooria =kvantteooria)
Young tõestas, et valgusel on lainelised omadused. Maxwell tõestas
teoreetiliselt, et olemas on elektromagnetlained, mis levivad ka tühjuses.
Valguse levimiskiirus õhus on3*108 m/s.
Optika : Laineoptika ja Kvantoptika .
Lainepikkus λ (1 nm), laineperiood T (1 s), laine sagedus f (1 Hz),
laine kiirus v (1m/s) v=fλ=λ/T Erineva lainepikkusega valguslained
põhjustavad erinevaid värvusaistinguid. Põhi: pun, roh, sin.
Värvusi saab liita ekraanile üheaegselt erineva lainepikkusega
valgusvihte juhtides, valgusfilter allika ees(nt hõõglamp).
Valguse difraktsioon : on sirgjoonelise levimise teelt, esineb
väikeste avade ja tõkete juures. Difraktsioon esineb kõigi lainete
puhul, kui ava mõõtmed lainepikkusele lähedased on, kuid mitte
suure ava korral.
Valguse inferents : on laine energia ruumiline ümberjaotumine.
(3 joon. Laine põhja ja harja koht.) 1)monokromaatne valgus-ühe kindla
lainepikkusega kiirgus ( laserid ) 2)polükromaatne v.- sisaldab erinevaid
lainepikkuseid( enamus valgusallikad ) 3) koherentsed valguslained-
võrdse sadegusega, faasinihe on muutumatu, käigu vahe on ½ perioodi
ehk muutumatu ja laine kuju on muutumatu. Sekundaarlained interfereeruvad.
(+joon.) b-max. v min. kaugus ekraanil otsesihist; d-naaberpilude vahekaugus ;
ℓ-laine kõrvelekalle otsesihist; a-ekraani kaugus piludest; ∆-lainete
käiguvahe ekraanil. Ekraanil punktis A tekib max., kui ∆=kλ ja min. kui ∆=(k+½)λ
kus k=0+-1+-2+-… k saab ∞ väärtusi om. Joon. Põhjal tanℓ=b/a sinℓ=∆/d.
Väikeste nurkade korral ∆/d=b/a. kui punktis A on max. siis ∆=kλ ja tähtsaim
valem lainete pikkuseid kiirgustel väljendab λ=db/ka
Kaksikpilu ja polükromaatne valgus (difraktsioonispektrid joonisel, nagu katseski)
Valguslaine on ristlaine. Valguslaine elektri- ja magnetväli muutuvad ajas ja
ruumis sinusoidaalselt.
Valguse difraktsioon: valguse sattumine varju piirkonda. Sõrmede vahelt valgust
vaadates saab näha kitsast pilust difraktsiooni. Varju piirkond on see koht,
kuhu valgus, mis sirgjooneliselt levib, ei satu . Difraktsioonipilt ja
Huygensi -Fresneli printsiibist: Samas faasis olevad lained tugevdavad
liitumisel üksteist. Vastasfaasis olevad lained nõrgendavad või kustutavad
üksteist liitumisel. Difraktsioon on tühine siis, kui avade mõõtmed on
väga palju suuremad valguse lainepikkusest ja valguse levimist võib pidada sirgjooneliseks.
Valguse polarisatsioon: selle abil reguleeritakse täpi heledust
LCD telerite ekraanil (3 täppi). Ühtepidi asetsevatest kristallidest paistab
valgus läbi, risti asetsevatest aga mitte ja on tume. Kasut. ka taskuarvutitel.
Valguse dispersioon: on erineva lainepikkusega valguse erinevat murdumist
. Mida lühem on lainepikkus , seda suurem on lainepikkus ja seda väiksem on
murdumisnäitaja.
Spektrid : Liigid: Pidevspektrid ja Joonspektrid(ehk omakorda neeldumisspektrid
ja kiirgusspektrid ). Tekivad gaaside ja aurude valgusest. Kasutatakse ära
kriminalistikas, metallurgias, keemias, füüsikas.
Murdumisseadus : langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on
kahe antud keskkonna jaoks jääv suurus . Muutumatu suurus nS on suhteline murdumisnäitaja.
Langevate lainete frondid moodustavad keskkondade lahutuspinnaga nurga alfa,
murdunud lainete puhul on nurk γ. nS=v1/v2=sin alfa/sinγ. Absoluutne(ehk vaakumis )
murdumisnäitaja na=c/v. (murdumisnäitaja n on tabeliväärtusena) õhk-1,0003
vesi-1,33 klaas-1,5 rubiin - 1,76 teemant -2,4
Murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest: [dispersioon on aine absoluutne
murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest (või sagedusest)]
Aine murdumisnäitaja on seda suurem, mida väiksem on valguse lainepikkus.
Dispersioonist näide klaasplaadis: rohkem murdub lühemalaineline valgus ja
vähem pikemaajaline valgus.
Spektrid: SAADAKSE SPEKTRAALAPARAADIGA 1)pidevspekter –on selline,
kus on esindatud kõik lainepikkused. Kuju oleneb aine temperatuurist.
Nt spektor on päikese või hõõglambi valgusel. 2) Joonspekter – koosneb
erivärvilistest joontest tumedal taustal. (kiirgusjooned) joonspekter
on aine nn sõrmejälg. Seda saab gaasilistest ainetest madalal rõhul.
3) neeldumisspekter – näitab, milliste lainepikkustega valguslaineid
antud aine neelab. Nt klaverikeelt saab panna helisema ilma klahvile
vajutamata. Just selle neeldumisspektri abil, kui siis ruumis tekitada
klaverikeelele vastav lainepikkusega helilaine . See helilaine neeldub
klaverikeeles ja paneb selle helisema. AINE keemilise koostise saab
spektraalANALÜÜSI järgi välja uurida.
Inferents: ( k – inferentsijärk)kui kahe laine liitumise tulemusel
tekivad teineteist tugevdavad või nõrgendavad võnkumised erinevates
ruumipunktides. Inferentsi min. dsinalfa=(2k+1)λ/2=(k+1/2)λ
[SIIS on lained vastasfaasis ja lained nõrgendavad teineteist
nendes suundades, kus see reegel kehtib]..... max. dsinalfa=2k*λ/2=kλ [lained
tugevdavad teineteist suundades, kus see reegel kehtib ja lained on siis samas faasis]
(d on allikatevaheline kaugus)
KVANTOPTIKA:fotoefekt, Planci teooria kohaselt, mis ütleb,
et valgus ei kiirgu aatomeist lainena vaid kvantide kaupa.
Sagedus f ja valgusosakese energia E valemi : E=h*f (h konstant 6,6*10-34 J*s)
Einsteini valem fotoefekti kohta hf= A+ mv2/2 (m e- mass; v kiirus; A punapiir )
Asjad mis fotoefekti sisaldavad või koos toimivad : päikesepatarei. Footonil on mass
E=mc2 aga footon peab olema kogu aeg liikumises. Footoni impulss p=mc (ühtib valguslaine levimissuunaga)