Uzupełnienia nt. optyki geometrycznej

1. Uzupełnienia nt. optyki geometrycznej • zwierciadła są wolne od aberracji chromatycznej (odbicie nie zależy od ) • zwierciadła sferyczne maja silną aberrację sferyczną, • ale zw. paraboliczne już jej nie mają • aberracje soczewek są redukowane przez specjalne układy: • - achromaty • - soczewki asferyczne • wiele wad układów soczewek eliminuje • konstrukcja soczewek z niejednorodnych • materiałów, z odpowiednio kształtowanym • gradientem współczynnika załamania • – tzw. grinlenses(graded-index lenses) • – bardzo małe rozmiary ! • (m.in. w okulistyce jako lekkie szkła • optyczne o dużej „sile”) Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

2. Optyka adaptacyjna -kompensacja fluktuacji atmosferycznych psujących odwzorowanie Rozwój nowoczesnej optyki instrumentalnej: Obraz z W.M. Keck Observatory (Hawaje): zwykły z optyką adaptacyjną • Miniaturyzacja i sterowanie elektroniczne • – np. MOEMs, soczewki cieczowe • Nowe materiały • – „kryształy fotoniczne”, „left-handed materials”, itp. Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

3. Soczewki cieczowe Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

4. Imax Imin 2I0 Imax Imin Imin=0, Imax=4 I0 gdy I1=I2=I0 2I0 Interferencja Superpozycja 2 fal monochromatycznych o tej samej częstości i dobrze określonej fazie Uwaga! W optycznym zakresie fal EM, wciąż nie ma detektorów śledzących za oscylacjami E(t) natężenie światła [W/m2] Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

5. Konieczne  2 fale • monochromatyczne • o dobrze określonej fazie  problem spójności Otrzymywanie przez: • dzielenie frontu falowego – np. szczeliny • dzielenie natężeń (amplitud) – np. płytki światłodzielące Ad b) Interferometr Michelsona Ad a) doświadczenie Younga Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

6. Interferometr Younga: odległość sąsiednich jasnych prążków (max. natężenia światła): zależność od dł. fali Inne przykłady: bipryzmat Fresnela, zwierciadło Lloyda Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

7. 2d d d = l1 – l2 S S’ S” M1 M2 Interferometr Michelsona dodatkowa płytka C kompensuje przesunięcie fazy wiązki przechodzącej dwukrotnie przez lustro l1 l2 Z perspektywy obserwatora układ równoważny 2 równoległym zwierciadłom: Obserwator widzi 2 pozorne źródła S’ i S”, odległe o 2d Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

8. 2d d S S’ S” M1 M2 zależność od dł. fali: (λ1 = 632.8 nm, λ2 = 420 nm) Gdy lustra dokładnie ||, z symetrii osiowej i rozbieżności wiązki  pierścienie interferencyjne  (zależne od kąta) prążki jednakowego nachylenia Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

9. d1, d2 S M1 M2 Gdy lustra nieco pochylone, z symetrii osiowej i rozbieżności wiązki  równoległe prążki  prążki jednakowej grubości(zależne od lokalnej odl. luster) Uzupełniające się obrazy interferencyjne w obu kanałach interferometru Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

10. Zastosowania bardzo wiele – pomiary interferometryczne „bezdotykowe” (odległości, przemieszczenia, zmiany w czasie, ...) Np. interferometr gwiezdny Michelsona pomiar rozmiarów gwiazd (wykorzystuje ograniczoną spójności przestrzenną rozciągłego źródła  następny wykład) Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

11.  Interferometria radarowa – uwidacznia sejsmikę rejonu Etny Projekt LISA Eksperyment VIRGO interferometr Michelsona z ramionami o dł. 3 km (w pobliżu Pisy) wnętrze tunelu Detekcja fal grawitacyjnych: 3 km Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

12. M1 droga 1 P droga 2 S M2 funkcja korelacji pól E1 i E2 Widzialność prążków interferencyjnych – miarą światła spójności natężenie światła [W/m2] gdy fazy nie są stałe – trzeba uśredniać po czasie uogólniony schemat doświadczenia interferencyjnego:  = różnica czasów propagacji światła po obu drogach Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7

13. całkowita spójność częściowa spójność pełna niespójność Stopień koherencji (spójności)  funkcje autokorelacji widzialność prążków: gdy I1=I2 widzialność prążków jest miarą koherencji światła Spójność światła to zdolność do interferencji Wojciech Gawlik - Optyka, 2005/06. wykład 7