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

28 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

18178. ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ 71.5 KB
  Лекція 22 ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ План: Поняття земель сільськогосподарського призначення Склад земель сільськогосподарського призначення Особливості правового режиму земель сільськогосподарського призначеня Особ
18179. ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ 77 KB
  Лекція 23 ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ План: Поняття земель населених пунктів Склад земель населених пунктів Особливості правового режиму земель населених пунктів Особливості управління в сфері використання і охорони земель населених пункт...
18180. ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ПРИРОДНО-ЗАПОВІДНОГО ФОНДУ ТА ІНШОГО ПРИРОДООХОРОННОГО ПРИЗНАЧЕННЯ, РЕКРЕАЦІЙНОГО, ОЗДОРОВЧОГО, ІСТОРИКО-КУЛЬТУРНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ 81 KB
  Лекція 24 ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ПРИРОДНОЗАПОВІДНОГО ФОНДУ ТА ІНШОГО ПРИРОДООХОРОННОГО ПРИЗНАЧЕННЯ РЕКРЕАЦІЙНОГО ОЗДОРОВЧОГО ІСТОРИКОКУЛЬТУРНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ План: Поняття склад та особливості правового режиму земель природнозаповідного фонду Понятт...
18181. ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ЛІСОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ 76 KB
  Лекція 25 ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ЛІСОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ План: Поняття та склад земель лісогосподарського призначення їх співвідношення з понятям ліс Відмежування земель лісового фонду від земельних ділянок під нелісовими насадженнями Склад ...
18182. ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДУ 79 KB
  Лекція 26 ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДУ План: Поняття та склад земель водного фонду Дозвільний порядок на проведення робіт на землях водного фонду Правовий режим окремих різновидів земель водного фонду Правові форми використання земель водно
18183. ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ПРОМИСЛОВОСТІ, ТРАНСПОРТУ, ЗВЯЗКУ, ЕНЕРГЕТИКИ, ОБОРОНИ ТА ІНШОГО ПРИЗНАЧЕННЯ 87.5 KB
  Лекція 27. ПРАВОВИЙ РЕЖИМ ЗЕМЕЛЬ ПРОМИСЛОВОСТІ ТРАНСПОРТУ ЗВ'ЯЗКУ ЕНЕРГЕТИКИ ОБОРОНИ ТА ІНШОГО ПРИЗНАЧЕННЯ План: Поняття земель промисловості транспорту звязку енергетики оборони та іншого призначення Загальні риси правового режиму земель промислово...
18184. Проблема одаренности: анализ базовых дефиниций 136 KB
  Тема 1. Проблема одаренности: анализ базовых дефиниций. Общее представление об одаренности Трехсторонняя модель одаренности. Трехкольцевая модель Д.Рензулли. Проблема соотношения творчества и обучения. Природа творчества и деятельности по Дружинину.
18185. ІНДИВІДУАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ ОБДАРОВАНИХ 183 KB
  Матеріал до теми 2 ІНДИВІДУАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ ОБДАРОВАНИХ Типологія обдарованості. Творча особистість і її життєвий шлях У дослідженнях проведених у лабораторії психології здібностей Інституту психології РАНЕЙ А.Н. Вороніним на дорослих випробуваних ...
18186. ГЕНЕЗИС ОДАРЕННОСТИ 38 KB
  Материал к теме 3 ГЕНЕЗИС ОДАРЕННОСТИ Существует три подхода в отношении генезиса одаренности: 1 генетический отводящий основную роль в детерминации психических свойств наследственности; 2 средовой представители которого считают решающим фактором развити