Голографирование плоской волны.

Для записи голограммы используют бипризму Френеля; для восстановления изображения используют ту же самую установку, но одну из волн сокращают.

Голограмма Френеля.

Голографией называется метод регистрации фазы волны и её восстановление.

Голограмма- запись изображения объекта на плоской подложке, гибкой или жёсткой основанной на интерференции.

Лучи от лазера направляются на зеркало, и получаем опорную волну на объект, (предмет) получаем предметную волну. Эти две волны когерентны, они интерферируют на стеклянной пластинке с эмульсионным слоем. Пластинку остается, проявит, закрепить, высушить.

Голограммы называют голограммами Френеля, если сама приёмная поверхность расположена недалеко от объекта.

В 1908 году Липпман предложил использование интегральной фотографии. Смысл заключается в следующем:

Перед светочувствительным слоем устанавливается растр.

После проявления пластины этот же растр устанавливают перед пластиной (изображением), такие изображения будут называться интегральной фотографией.

В 1947 году английский физик Габор получил методы записи и восстановления изображения с помощью интерференции и дифракции.

В 1962 году советский физик Денисюк предложил свой метод голографического изображения:

лучи от лазера направляются сквозь стеклянную с толстым эмульсионным слоем в 20мкм. Лучи отражённые от объекта и следующие поступающие через пластину встречаются в эмульсионном слое интерферируют в этом слое. Такой метод называется методом встречных световых волн.

Дифракционные явления.

Дифракция- огибание волнами препятствий. Присуща любому волновому движению.

При наличии препятствий в виде непрозрачных экранов малых отверстий острых краёв световая волна откланяется в стороны, огибая контуры или края препятствия- происходит деформация фронта волны и, следовательно, проникновения света в область геометрической тени.

Опыт Юнга

В непрозрачной ширме 2 прокололи два маленьких отверстия В и С и раположили их на небольшом расстоянии друг от друга. Эти отверстия освещались Узким пучком света, прошедшем через малое отверстие А в ширме 1. Из отверстий В и С выходили два световых конуса, которые в силу дифракции частично перекрывались и интерферировали. В результате интерференции когерентных волн на экране 3 появились чередующиеся светлые и тёмные полосы. Закрывая одно из отверстий В или С интерференционные полосы исчезали.

Дифракция от плоской волны или параллельных пучках лучей называется дифракция Фраунгофера.

Дифракция от источника со сферическим фронтом волны называется дифракцией Френгеля.

Дифракция плоской волны на щели.

В результате интерференции когерентных дифракционных лучей наблюдается дифракционная картина в виде чередующихся светлых полос. Они располагаются симметрично в обе стороны от яркого центрального мах.

Распределение освещённости в дифракционном изображении точки.

Кружочек Эри

Световая энергия в дифракционном изображении точки распределена не равномерно. Впервые исследования провёл английский учёный Эйри, поэтому центральное пятно и называется кружочком Эйри.

Радиус первого тёмного кольца в дифракционной картине будет равен

 - длина волны жёлто-зелёного излучения

f’ - фокусное расстояние оптической системы

D - зрачок входа оптической системы

”- угловая величина в секундах радиуса первого тёмного кольца при рассматривании его из центра отверстия зрачка входа Д.

Это ф-ла разрешающей способности телескопических приборов.

Разрешающая способность оптической системы.

Разрешающей способностью является способностью оптической системы изображать две близкорасположенные точки раздельно. Для оценки разрешающей способности применяется критерий Релея. Согласно которому две точки видны раздельно, если расстояние между ними равно радиусу первого тёмного кольца. Или max одной точки совмещён с min другой точки. Если радиус меньше  они видны, как одна точка.

Дифракционная решётка.

Дифракционные решётки, состоят из прозрачных, строго параллельных щелей, разделённых одинаковыми не прозрачными промежутками. Для видимой области используются дифракционные решётки с количеством штрихов 200  1200 шт/мм

Для ультрафиолетовой области 1200-1800(шт/мм).

Отражательные решётки применяют в современных спектральных приборах. Штрихи наносят на плоские, и на вогнутые зеркала.

A - ширина щели

B - непрозрачный промежуток

d - постоянные решётки- расстояние между соединениями штрихами

Лучи направляют на дифракционную решётку только параллельные и раскладываются от каждой прозрачной щели, и выходит целый веер монохроматических лучей. Объектив собирает лучи с одной длиной волны и образуется дифракционный спектр.

Разность хода дифрагирующих лучей равна постоянные решёток  - угол дифракции.

Спектры образуются в обе стороны и разрешающая способность первых спектров будет выше.

k - номер спектра

N - количество штрихов в спектре

Отражательная дифракционная решётка.

E - угол падения лучей

 - угол дифракции (дифрагирования) лучей

k - номер спектра

 - длина волны

d - постоянная решётки

Если на зеркальной поверхности с внешнем покрытием нанести штрихи алмазной иглой под определённым углом можно сократить количество спектров.

Поляризация.

Поляризация- процесс выделения колебаний в определённой плоскости.

Свет в котором вектор электрической напряжённости- E и вектор магнитной напряжённости Н имеют одно единственное направление.

Частично поляризованный свет имеет смесь естественного и плоскополяризованного света.

Плоскость перпендикулярная к плоскости в которой происходит колебание вектора Е называется плоскостью поляризации. В ней располагается вектор магнитной напряжённости Н.

Плоскость поляризации распространяется параллельно вектору электрической напряжённости. А плоскость перпендикулярна вектору электрической напряжённости называется плоскостью поляризации.

П рохождение света через турмалиновые пластинки.

Поляризацию можно наблюдать в анизотропных средах; к ним относятся кристаллы турмалина, кварца, геропатита, Na Cl; K Cl, исландский шпат. Если оси двух кристаллов будут параллельны, то поляризованный свет беспрепятственно проходит на приемную поверхность.

Если оси будут взаимно перпендикулярны в этих кристаллах, то свет не проходит по закону Малюса.

E - угол между осями кристаллов

Первый к источнику кристалл всегда будет называться поляризатором (вид колебаний в одной плоскости).

Второй всегда называют анализатором, так как он подтверждает поляризацию света.

Поляроид- устройство в виде тонкой пластинки, плёнки поляризующей и расположенной для лучшей сохранности между двумя стеклянными пластинами.

Поляризация при отражении и преломлении.

Простейшим поляризатором является плоскопараллельная пластина изготовлена из оптического стекла.

Отражённый пучок будет частично поляризован при изменении угла E изменяется интенсивность поляризованных лучей. Естественный свет при отражении от диэлектрика (стекла) полностью поляризуется при условии выполнения закона Брюстора - (английский физик)- открыл свой закон в 1815году.

Угол между лучом отражения и преломления будет 90град

Поляризация при преломлении.

Преломлённый свет также поляризуется, не полностью, а частично на….. Если угол падения будет равен углу Брюстера и пластинок будет 8-10, тогда преломлённые лучи будут полностью поляризованными. Такое устройство называется стопой Столетова.

Во время сборки пластины разворачивают к падающему потоку на угол Брюстера.

Двойное лучепреломление.

Двойное лучепреломление было открыто в 1670 году Бартолинусом. Подробно исследовано, было 1690 году Гюйгенсом. Лебедев исследовал это явление для лучей УКВ.

При прохождении света через анизотропную среду луч раздваивается. И выходят обыкновенные и необыкновенные лучи эти два луча будут поляризованы в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Исландский шпат.

Одноосный кристалл; известковый шпат.

Обыкновенный луч имеет показатель преломления имеет постоянную величину. Его величина не меняется с изменением угла падения лучей на кристалл.

Необыкновенный луч имеет не постоянный показатель, он не подчиняется закону преломления. Его величина зависит от направления распространения света в кристалле.

Лучи обыкновенный и не обыкновенный параллельны друг другу. Линейно-поляризованны, но во взаимно перпендикулярных направлениях. В любом кристалле есть направление, когда показатель преломления ….. и …… равны. Это называется оптической осью кристалла.

В этом направлении лучи идут, как через изотропную среду.

Исландский шпат -

Кварц.

Призма Николя.

Применяется как качественный поляризатор. Её вырезают из исландского шпата и две части этой призмы склеивают канадским бальзамом (клеем). Оптическая ось к выходной грани под углом 48 градусов.

Луч, входя в призму Николя испытывает двойное лучепреломление. Обыкновенный луч на границе раздела исландский шпат бальзам испытывает полное внутреннее отражение, и гасится на нерабочей поверхности призмы.

Не обыкновенный луч имеет показатель преломления меньше, чем у Бальзама, поэтому свободно проходит через клей и выйдет через вторую призму линейно поляризованным.

Нелинейная оптика.

В сильных световых полях при распространении мощных пучков излучения принцип суперпозиции нарушается. При рассеянии в жидкостях и кристаллах в спектре света появятся частоты кратные частоте падающего излучения.

Они будут называться оптическими гармониками.

32