FAFF Johan Mauritsson 1. Föreläsningar. Våglära och optik. Världens minsta film. Projekten

Transkript

1 Våglära och optik FAFF30 JOHAN MAURITSSON Föreläsningar F10 Fraunhoferdiffraktion F11 Diffraktionsgitter F12 Fresneldiffraktion F13 Matrisrepresentation av polariserat ljus F14 Polariserat ljus F15 Repetition Projekten Världens minsta film Kamratgranskning 13 maj ESS i Lund Johan Mauritsson 1

2 Paneldebatt 12 juni AF Borgen Large facilities - magnificent toys - spectacular results Peter Sylwan, moderator Lars Leijonborg, politician Allan Larsson, former Chief Negotiator ESS and Medicon Village Phil Bucksbaum, professor LCLS Stanford Mats Benner, professor Research Policy Institute Lars Börjesson, Chair of the Board, Max laboratory and Board Member ESS Christoph Quitmann, Director Max laboratory Maja Horst, Department of Media, Cognition and Communication, University of Copenhagen Ulrika Björkstén, Head of Science Department, Swedish Radio Huygens princip utgör en källa för cirkulära. Varje elementarvåg har samma frekvens och utbredningshastighet som primärvågen i den punkten. Primärvågens position vid en senare tidpunkt ges av summan av alla. vs. interferens Vad händer då en vågfront begränsas av ett hinder? MatLab Diffraktion - Hur ljus böjs av då det passerar hinder Interferens - Hur ljus från flera källor adderar smönster med hjälp av Huygens princip smönster med hjälp av Huygens princip Varje elementarvåg har samma frekvens och utbredningshastighet som primärvågen i den punkten Johan Mauritsson 2

3 smönster med hjälp av Huygens princip Varje elementarvåg har samma frekvens och utbredningshastighet som primärvågen i den punkten Primärvågens position vid en senare tidpunkt kan konstrueras fram med hjälp av na Kapitel 11 Diffraktion och upplösning En plan våg vars utsträckning vinkelrät mot utbredningsriktningen är begränsad propagerar aldrig helt rakt fram utan sprids också i andra vinklar. Detta begränsar prestanda och upplösning hos alla system som sänder ut och detekterar vågor Skärm P Ljusintensitet b smönster från momokromatiskt ljus med våglängd som passerat en smal spalt med bredden b. Intensiteten är maximal rakt bakom spalten. Intensiteten är noll i punkter P som befinner sig i riktningen från spalten där bsin=m, m är ett heltal 0 För att beräkna intensiteten som skickas ut från spalten i riktningen kan vi dela upp spalten i mindre delar och summera amplituden för det elektriska fältet från varje del av spalten för att få det totala fältet i riktning. Intensiteten beräknas sedan från det resulterande totalfältet. Uppgift hur fysiker passar fiskar Rektangulär öppning Är bredden eller höjden på öppningen störst? På ena sidan av ett tomt akvarium sitter en spalt som belyses med grönt laserljus (543 nm). På väggen mittemot, 40,0 cm ifrån spalten, är avståndet mellan andra min på vardera sida om centraltoppen 6,0 cm. a) Bestäm spaltbredden. b) När en vätska hälls i akvariet blir avståndet mellan tredje min på vardera sida om centraltoppen 6,6 cm. Bestäm vätskans brytningsindex. Johan Mauritsson 3

4 Cirkulär öppning med diameter D Den cirkulära öppningens diameter, D, ges av Dsin Där är våglängden och är vinkeln mellan en stråle från öppningen till centrum av ringmönstret och en stråle från öppningen till den innersta svarta ringen Spalt med bredd b ger minima för b*sin=m m=±1, ±2, ±3, Cirkulär öppning med diameter D ger första minimat för D*sin=1.22 Vinkelupplösning När är två punkter upplösta? Vinkelupplösning I denna figuren är k Bländarens diameter, D, eller, om bländare saknas, linsens diameter hos ett optiskt system ger via ekvationen Dsin k systemets vinkelupplösning, k. Uppgift Kortare våglängd bättre upplösning I ett sparsamt belyst rum sitter du så nära en plasma TV att du precis kan se bildpunkterna. Om du vill försämra upplösningen (så att du inte längre ser bildpunkterna) ska du då höja eller sänka belysningen? Johan Mauritsson 4

5 På CD och DVD skivor gäller det att fokusera strålar till en så liten punkt som möjligt Youngs dubbelspaltförsök Youngs dubbelspaltförsök d sin m vs. interferens s minima bsin m m heltal skilt från 0 b = spaltbredden Interferens maxima d sin m m heltal d = spaltavståndet Vägskillnaden dsin till en avlägsen punkt, P, i riktning relativt normalen bestämmer relativa fasskillnaden mellan de två bidragen ti det totala elektriska fältet i P och därmed intensiteten i P För spalter som ligger bredvid varandra bestämmer vägskillnaden (dsin i riktningen,, mot en avlägsen punkt, P, relativa fasskillnaden mellan bidragen till det totala elektriska fältet i P och därmed intensiteten i P. Vi antar att bsin <<, så att alla bidragen inom en spalt är i fas Johan Mauritsson 5