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

19 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

46611. Офіційно-діловий стиль сучасної української літературної мови. Підстилі й жанри офіційно-ділового стилю. Їхня характеристика 22 KB
  Офіційноділовий стиль сучасної української літературної мови. Підстилі й жанри офіційноділового стилю. В українській літературній мові виділяють п'ять основних функціональних стилів: публіцистичний розмовний науковий художній офіційноділовий. Офіційноділовий функціональний стиль літературної мови що використовують у сфері офіційноділових відносин.
46612. Поняття термін, термінологія, терміносистема. Проблеми кодифікації та стандартизації сучасної економічної терміносистеми 22 KB
  Термінологія це сукупність термінів певної галузі або мови або розділ лексикології вивчає терміни різних галузей знань. Терміносистема це система термінів у певній галузі підгалузі наукового знання що обслуговує певну наукову концепцію або теорію. Кодифікація це систематизація термінів у словниках та довідниках. Стандартизація це вироблення еталонів термінів унормування термінології певної галузі.
46613. Поняття граматична норма. Стилістичні можливості граматичних форм у різностильових текстах 22 KB
  Стилістичні можливості граматичних форм у різностильових текстах. Вони передбачають правильне вживання граматичних форм слів узгодження керування прилягання морфологічні та правильне утворення словосполучень і речень синтаксичні. Граматична форма слова це засіб вираження граматичного значення показник граматичних значень. Прикладами граматичних форм можуть бути закінчення афікси наголос службові слова суплетивні форми порядок слів у реченні чергування звуків чи взагалі контекст.
46614. Синтаксична норма. Складні випадки керування 22 KB
  Складні випадки керування. Вони передбачають правильне вживання граматичних форм слів узгодження керування прилягання морфологічні та правильне утворення словосполучень і речень синтаксичні. Керування вид підрядного зв'язку коли головне слово вимагає від залежного конкретної граматичної форми яка зберігається при зміні форми головного слова читати книгу читаю книгу. Складні випадки керування: близькі за значенням слова вимагають різних відмінків оволодіти англійською мовою опанувати англійську мову; слова пароніми окрім...
46615. Усна форма літературної мови. Орфоепічні норми як компонент формування мовної компетенції фахівця 22 KB
  Усна форма літературної мови. Усна форма мови це мова яка використовується у спілкуванні. Важливим елементом усної мови є інтонація від якої залежить зміст вислову. Мовна норма сукупність найтісніших усталених елементів мови які в процесі історичного розвитку відібрала і закріпила мовна практика певного суспільства; вони зафіксовані у правописі граматиках і словниках.
46616. Мовний етикет 22 KB
  Він є одним із показників культури мови. Культура мови ознака літературної мови параметр за яким встановлюються авторитетні загальновизнані стандарти реалізовані в нормах писемного й усного спілкування. З культурою мови насамперед пов'язують уміння правильно говорити й писати дотримуватися всіх норм літературної мови.
46617. Типи економічних словників. Їхня характеристика 22 KB
  Також існують ще й спеціальні словники тобто такі в яких набір слів стосується певної галузі знань. Одними з таких є економічні словники. Економічні словники можна класифікувати порізному. Словники відіграють надзвичайно важливу роль у житті кожної людини а спеціальні у житті професіонала.
46619. Общие требования к уроку изобразительного искусства. Традиционный урок его структура и особенности 22.37 KB
  опыт; развивающий характер занятий; реализация дидактических принципов в оптимальных соотнощениях; обеспечение надлежащих условий для продуктивнопознавательной деятти с учетом особенностей интересов; установление межпредметных связей; связь с ранее изученным преемственность; активизация познавательных процессов мотивации; логичность и эмоциональность педагогического процесса; эффективное использование педагогических средств; связь с жизнью; формирование ЗУНОВ;формирование умения учиться; ориентировка на зону ближайшего...