17689

Самофокусування світла

Доклад

Физика

Самофокусування світла Самофокусування світла це ефект самовпливу що виникає при розповсюдженні в нелінійному середовищі інтенсивного світлового пучка що має обмежений поперечний переріз. Розглянемо феноменологічне матеріальне рівняння де поляризованість...

Украинкский

2013-07-05

33.92 KB

31 чел.

Самофокусування світла

Самофокусування світла – це ефект самовпливу, що виникає при розповсюдженні в нелінійному середовищі інтенсивного світлового пучка, що має обмежений поперечний переріз.

Розглянемо феноменологічне матеріальне рівняння  де  – поляризованість, ϰ – сприйнятливість. Основний вклад в поляризованість середовища на частоті ω дають перший і третій члени, що мають лінійну і кубічну сприйнятливості. Наявність члена з  в поляризованості на частоті ω еквівалентна появі в діелектричній проникності, а отже і в показнику заломлення , доданку, що пропорційний квадрату амплітуди , тобто інтенсивності світлової хвилі: , де  – показник заломлення, що фігурує в лінійній оптиці (тобто при малих інтенсивностях світла);  - залежний від середовища показник заломлення, що виражається через . З останнього рівняння слідує, що обмежений інтенсивний пучок світла робить середовище оптично неоднорідним. В межах пучка, де , показник заломлення буде іншим, ніж поза ним, де .

Як відомо, промінь в неоднорідному середовищі відхиляється від прямолінійного напрямку в бік більших значень показника заломлення. В результаті виникає явище самофокусування (при n2 > 0) и дефокусування (при n2 < 0).

Розглянемо світловий пучок, що входить в однорідне середовище з однаковою по всьому перерізу амплітудою (див. малюнок).

Тоді в середовищі під дією пучка утворюється якби стержень із речовини з більшим показником заломлення. Промені, що розповсюджуються в такому «стержні» під малими кутами відносно його осі, зазнають повного внутрішнього відбивання.   Граничний кут ПВВ θ0 визначається співвідношенням . При малих кутах: , тому  . Нахилені до осі пучка промені виникають в результаті дифракції при обмеженні діафрагмою його поперечних розмірів, причому максимальний кут дифракції θдиф по порядку рівний   , де a – поперечний розмір пучка, λ0 – довжина хвилі у вакуумі. При θдиф > θ0 пучок світла при розповсюдженні розширяється через дифракцію, але це відбувається повільніше, ніж у лінійному середовищі. При θдиф = θ0 ПВВ повністю компенсує дифракцію і площа перерізу пучка залишається сталою. Такий режим називається самоканалізацією світлового пучка. Прирівнюючи вирази для θдиф і θ0 , знайдемо порогове значення амплітуди:   . Звідси за відомим значенням n2 для даного нелінійного середовища можна оцінити мінімальну потужність світлового пучка, необхідну для спостереження цього явища. У випадку сірковуглецю (CS2) і рубінового лазеру (λ0 = 694,3 нм)  Рmin ≈ 20 кВт.

В реальних світлових пучках інтенсивність, а отже і показник заломлення, зростають від краю до осі пучка. Тому при перевищенні порогової потужності промені викривляються в сторону осі і концентруються в області більшої інтенсивності, тобто нелінійне середовище поводить себе як об’ємна збиральна лінза, фокус якої знаходиться на деякій відстані від входу пучка в середовище, яка пропорційна початковому радіусу пучка і обернено пропорційна кореню квадратному його інтенсивності. По мірі наближення до фокусу промені все більше викривляються, тобто самофокусування має лавиноподібний характер. В потужному світловому пучку вслід за першим фокусом може з’явитися ряд наступних, причому з ростом потужності їх кількість збільшується і вони наближаються до місця входу пучка в нелінійне середовище. У випадку коротких світлових імпульсів фокуси можуть рухатися із швидкостями, близькими до швидкості світла.   


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58131. Формы и методы реализации финансовой политики государства 17.97 KB
  Финансовый механизм – совокупность конкретных форм и методов обеспеченья распределительных и перераспределительных отношений, формирования доходов, фондов денежных средств; это совокупность экономико-организационных и правовых форм и методов управления финансовой деятельностью
58132. Основные сферы и звенья финансовой системы 17.5 KB
  Функция финансов предприятий в условиях рыночной экономики заключается в обеспечении финансовыми ресурсами потребностей расширенного воспроизводства на основе установления оптимальных соотношений между средствами, направленными на потребление, и средствами, идущими на накопление.
58134. Demand and Supply 45 KB
  As consumer income is increased, demand for a normal good will also increase but demand for an inferior good will decrease. A normal good is a good for which demand increases when incomes rise. An inferior good is a good for which demand falls when incomes rise.
58135. Планирование в системе налогового администрирования 137.5 KB
  На региональном уровне в ходе налогового планирования решаются следующие задачи: оценивается налоговый потенциал региона; прогнозируются объемы налоговых поступлений с учетом темпов экономического роста региона; утверждается бюджет по налогам; выводятся суммы бюджетного дефицита уровень инфляции индексы цен; разрабатываются контрольные задания в разрезе бюджетов различных уровней; определяется долевое распределение налоговых ставок и льгот и др. НАЛОГОВОЕ АДМИНИСТРИРОВАНИЕ ПЛАНИРОВАНИЕ УЧЕТ КОНТРОЛЬ РЕГУЛИРОВАНИЕ...
58137. Инфекционные болезни 541.5 KB
  Наиболее опасными осложнениями тифо-паратифозных заболеваний (ТПЗ) являются перфорация кишечных язв, кишечное кровотечение и инфекционно-токсический шок
58138. Народничество. Политический террор. Политика контрреформ 37.5 KB
  Фактически это перечёркивало главную идею земства независимость от органов государственной власти и царя в решении вопросов местного самоуправления.
58139. Причини і початок війни. Події 1939–1942 рр 69 KB
  Мета: визначити причини характер періодизацію Другої світової війни залучаючи історичну карту характеризувати основні театри воєнних дій у Європі Північній Африці ПівденноСхідній Азії та Тихому океані умови мирних договорів Німеччини та її союзників...