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

14838. Тақырыбы: Аристотель 69.5 KB
  Тақырыбы: Аристотель Аристотель грекше: Ἀριστοτέλης Aristotélēs б.з.д. 384 б.з.д. 322 жылдар грек пәлсапашысы Платонның шәкірті Ұлы Александрдың ұстазы. Ол түрлітүрлі та
14839. Атлантида Ол қандай болған 52 KB
  Атлантида Ол қандай болған Сократ тыңда мені. Бұл таңғажайып ертегі емес түпкі жағында негіз бар әңгіме. Ол жөнінде жеті дананың данасы атанған Солон баян етіпті. Ол біздің арғы атамыз Дропидтің жақын туысы онымен аз уақыт болса да бірге болған достасқан адам. Ол до
14840. ДОМБЫРА ФИЛОСОФИЯСЫ 61 KB
  ДОМБЫРА ФИЛОСОФИЯСЫ Домбыра қазақтың жаны. Ол тар жол тайғақ кешу жолдарын бастан өткерген қазақ тарихын парақтауға негiз бола алады. Ұлтымыздың болмысына куә болған әдетғұрпы мен салтдәстүрлерiне жан бiтiрiп оның құнды қалпын сақтауға негiз болғанын көремiз. Бұл
14841. Көне түрік жазбаларындағы алғы философиялық ойлар 63 KB
  Көне түрік жазбаларындағы алғы философиялық ойлар Қазақтың ататегі болып табылатын сақтар ғұндар үйсіндердің түп төркіндеріндегі қарамақайшылықтарға қарамастан көшпенділк әмбебапшылығы басымдылыққа ие болды. Солай бола тұра жер өңдеушілерді
14842. ҚАЗАҚ БАТЫРЛАРЫНЫҢ НАНЫМ - СЕНІМДЕРІ МЕН МОРАЛЬДЫҚ ЭТИКАСЫ 50.5 KB
  ҚАЗАҚ БАТЫРЛАРЫНЫҢ НАНЫМ СЕНІМДЕРІ МЕН МОРАЛЬДЫҚ ЭТИКАСЫ С.Г.Есенов Ғылыми жетекшісі: т.ғ.к. Каримов М.К. Семей қаласы М.О.Әуезов атындағы Семей университеті. Қазақтың этноргафиялық суреттерінде кескінделген адам батыр бейнесі негізінен өте қарапайым түрде...
14843. ҚАЗАҚ ӘДЕБИЕТІНДЕГІ ДАНАЛЫҚ ҮРДІС 63.5 KB
  ҚАЗАҚ ӘДЕБИЕТІНДЕГІ ДАНАЛЫҚ ҮРДІС Г.Ә.Өтетілеуова Г.Ә.Мұраталиева Ыбырайым Сүлейменов атындағы № 37 қазақ орта мектебі Тараз қ. Даналық адамды басыбүтін және үнемі баурайтын соңғы лебіз соңғы дау. Даналық өне бойы өткенге көз тастап тарихқа үңілумен болады...
14844. Қазақ философиясы қалыптасуының тарихи ерекшеліктері 48.5 KB
  Қазақ философиясы қалыптасуының тарихи ерекшеліктері Кіріспе бөлімі Әдетте адамдардың барлығы да ізденуші өмірге қажеттінің бәрін өзімен бірге ала келген жоқ. Тарихты адам жасайды адамзат тарихы дегеніміз дарияның асау тасқыны да толқынға қарсы жүзетін кем...
14845. ҚАЗАҚ ФИЛОСОФИЯСЫ ТАРИХЫН ЛОГИКАЛЫҚ-ҚҰРЫЛЫМДЫ КЕСТЕЛЕР АРҚЫЛЫ ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ 79.5 KB
  ҚАЗАҚ ФИЛОСОФИЯСЫ ТАРИХЫН ЛОГИКАЛЫҚҚҰРЫЛЫМДЫ КЕСТЕЛЕР АРҚЫЛЫ ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ Р.Е. Джуншеев Тараз мемлекеттік педагогикалық институты Тараз қ. Философия пәнін оқытуды талдау барысында соңғы кезде академиялық сабақтардың әсіресе практикалық мазмұнында эмп...
14846. Мағжан дүниетанымы 77.5 KB
  Мағжан дүниетанымы Жиырмасыншы ғасырдың басы қазақ философиясының даму тарихы тұрғысынан әлі күнге дейін толық және терең зерттелмеген кезең. Бұл кезеңде әйгілі ақындар мен жазушылардан ғалымдар мен қоғам қайраткерлерінен құралған демократиялық бағыттағы қазақ ...