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

33 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

65691. ГЕОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ МІНЕРАЛЬНО-СИРОВИННОЇ БАЗИ БЕНТОНІТОВИХ ГЛИН УКРАЇНИ 1.86 MB
  Бентонітові глини мінеральна сировина багатоцільового призначення яка характеризується сукупністю корисних фізико-механічних і хімічних властивостей таких як пластичність здатність до набрякання висока сорбційна активність. Всі обєкти мінерально-сировинної бази МСБ бентонітових глин України характеризуються різним ступенем вивченості.
65692. ВІК, ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ТА МОЖЛИВІ ДЖЕРЕЛА ПОХОДЖЕННЯ ДЕТРИТОВОГО МОНАЦИТУ ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ 731 KB
  Однак до сьогоднішнього часу плутонічні породи такого віку на УЩ не знайдені а волинські трапи вулканіти ДніпровоДонецької западини ДДЗ і Донецького басейну дайки відповідного віку УЩ не могли дати такої кількості теригенного монациту оскільки представлені породами переважно основного складу в яких монацит практично відсутній.
65693. СОЦІАЛІЗАЦІЯ ПІДЛІТКІВ НА ОСНОВІ ХУДОЖНЬО-ЕСТЕТИЧНИХ ТРАДИЦІЙ ЕТНОКУЛЬТУРНОЇ СПІЛЬНОТИ ДОНБАСУ 178 KB
  Ринкові пріоритети сучасного суспільства визначають орієнтири соціальних якостей особистості які раніше не висувалися до неї покладання на власні сили ініціативу розширення індивідуальної свободи та відповідальності значущість особистісного успіху що зумовлює змістовну зміну збагачення процесів соціалізації особистості.
65694. ФІЗИЧНА РЕАБІЛІТАЦІЯ ОСІБ З РОЗСІЯНИМ СКЛЕРОЗОМ У КОМПЛЕКСНІЙ ТЕРАПІЇ В УМОВАХ СТАЦІОНАРУ 287.5 KB
  У роботах попередніх років переважали рекомендації щодо обмеження працездатності хворих і встановлення інвалідності при перших проявах захворювання. У роботах останніх років звучать рекомендації щодо підтримки максимальної психо-емоційної...
65695. РОБОТА І РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ КІЛЬЦЕВОГО ПЕРЕРІЗУ ЗІ СТАЛЕФІБРОБЕТОНУ ПРИ ПОВТОРНИХ НАВАНТАЖЕННЯХ 1.99 MB
  Так практично не досліджена робота елементів кільцевого перерізу зі сталефібробетону. Відомо що переважна більшість конструкцій піддається дії повторних навантажень це також стосується і елементів кільцевого перерізу. З огляду на наведе дослідження особливостей роботи...
65696. Математичні моделі оцінювання стратегічного потенціалу підприємства та прийняття рішень щодо його підвищення 329 KB
  Велика кількість існуючих моделей та методологічних підходів до визначення СПП дає можливість керівникам здійснити вибір засобів прийняття рішення щодо подальшого розвитку підприємства проте жоден з існуючих підходів не є достатньо ефективним як за критерієм повноти аналізованої інформації...
65697. УДОСКОНАЛЕННЯ ВИЗНАЧЕННЯ СТРАТЕГІЇ ПІДПРИЄМСТВА В УМОВАХ КРИЗИ НА ОСНОВІ ЗБАЛАНСОВАНОЇ СИСТЕМИ ПОКАЗНИКІВ 1.13 MB
  Сучасна фінансова, політична та економічна нестабільність в Україні, головними ознаками якої є високе боргове навантаження на вітчизняну економіку, негативні тенденції на грошово-кредитному ринку, ринку праці та у промисловості – провідній галузі вітчизняної економіки...
65698. Діяльність Служби безпеки ОУН(б) на території Волині та Полісся (1946 − 1951 рр.) 159.5 KB
  Обєктивне дослідження історії ОУНб є неможливим без скрупульозного аналізу діяльності її регіональних складових. Метою роботи є встановлення впливу СБ ОУНб на розвиток українського національно-визвольного руху на Волині та Поліссі в період поступового згасання збройної антирадянської боротьби.
65699. ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ ВІДШКОДУВАННЯ ПОДАТКУ НА ДОДАНУ ВАРТІСТЬ В УКРАЇНІ 216.5 KB
  Хоча останній і запровадив спрощення адміністративних процедур автоматичне відшкодування зменшення податкового навантаження стимулював інноваційно-інвестиційну діяльність урегулював адміністрування податків взаємовідносини з контролюючими органами окремі проблеми залишились актуальними.