1 / 38

פרק 3 : מעבר בין תווכים

חוק Snell. 3.1. החזרה מלאה (זווית קריטית). 3.2. תלות גורם החזרה בזווית הפגיעה. 3.3. הזווית של Brewster. 3.4. החזרי Fresnel. 3.5. משוואות Fresnel. סיבים אופטיים. 3.2.2. 3.6. פרק 3 : מעבר בין תווכים. עד שקף 19 ב-2009. 3.0 תופעות באינטראקציה גא"מ וחומר.

jescie-moore
Download Presentation

פרק 3 : מעבר בין תווכים

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. חוק Snell 3.1 החזרה מלאה (זווית קריטית) 3.2 תלות גורם החזרה בזווית הפגיעה 3.3 הזווית של Brewster 3.4 החזרי Fresnel 3.5 משוואות Fresnel סיבים אופטיים 3.2.2 3.6 פרק 3: מעבר בין תווכים עד שקף 19 ב-2009 3.0תופעות באינטראקציה גא"מ וחומר מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  2. תופעות באינטראקציה גא"מ וחומר החזרה היא אחת התופעות המתרחשות כאשר קרינה נפגשת עם חומר מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  3. תופעות באינטראקציה גא"מ וחומר פיזור בליעה פליטה Interference (Diffraction) נשאר בתווך Ii It Ir קרינה נפלטת ומפוזרת קרינה מפוזרת נעה כיוון אקראי השונה מהכיוון של הקרינה הפוגעת מבוא לאלקטרואופטיקה עבירות

  4. חוק סנל 3.1 ni nt מישור מפריד Ii Ir qi qr qt It הניצב למישור המפריד בנקודת הפגיעה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  5. החזרה והעברה - חוק סנל Snell 3.1 ni qi qr nt qt qi = qr ni sin qi = nt sin qt מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  6. ni < nt ni qi nt qt חוק סנל מתווך דליל לתווך צפוף דליל צפוף הקרן העוברת מתקרבת לניצב ni sin qi = nt sin qt מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  7. חוק סנל מתווך צפוף לתווך דליל ni < nt nt qt דליל צפוף ni qi הקרן העוברת מתרחקת מהניצב ni sin qi = nt sin qt מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  8. nt qi ni 3.2 - הזווית הקריטית ni < nt ni sin qi = nt sin qt qt קיימת זווית פגיעה שעבורה הקרן ה"עוברת" תהיה מקבילה למישור הפגיעה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  9. זווית פגיעה, qi , שעבורה = 900 qt ni < nt ni sin qi = nt sin qt nt qt qc ni qi=qr הזווית הקריטית, qc קרן הפוגעת בזווית qc לא מפתחת קרן עוברת. כל הקרינה מוחזרת בזווית השווה לזווית הקריטית. על אחד כמה וכמה, אם qi>qc. אז הקרן מוחזרת בזווית השווה ל- qi מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  10. nt sin qc = ni ni < nt חישוב הזווית הקריטית הקרן ה"עוברת" אמורה לנוע במישור המפריד, בניצב ל-"ניצב למישור המפריד" ni sin qi = nt sin qt ni sin qc = nt sin 90o=nt sin(p/2) ni sin qc = nt 1 מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  11. Shield n2 Clad n1 Core n2 Clad Shield סיבים אופטיים Clad מעטפת סימון n מקובל בסיבים אופטיים n1> n2 Core ליבה אוויר n0 no מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  12. סיבים אופטיים –מהלך קרניים פגיעה ב- qc= q פגיעה ב- qc> q ניצב למישור הפגיעה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  13. qc 90o -qc a sin a n1 = n0 sin (90o –qc) סיבים אופטיים –זווית הכניסה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  14. Ir Ii ni qi qr nt qt מישור מפריד It הניצב למישור המפריד בנקודת הפגיעה תלות גורם החזרה בזווית הפגיעה מישור הפגיעה: המישור הניצב למישור המפריד המכיל את הקרן הפוגעת מישור הפגיעה בניצב לא מוגדר מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  15. Ir Ii R(qi) = pll ppd 3.3: תלות יחס החזרה בזווית הפגיעה קיטוב במקביל למישור הפגיעה קיטוב בניצב למישור הפגיעה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  16. ניצב למישור המפריד בנקודת הפגיעה הקרן הפוגעת ni nt • מישור הפגיעה: רק מישור אחד במרחב מכיל גם את: • הניצב למישור המפריד • הקרן הפוגעת מישור מפריד “רק מישור אחד במרחב מכיל גם את הניצב למישור המפריד וגם את הקרן הפוגעת“ ? משפט לא נכון עבור קרן הפוגעת בניצב מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  17. R 1 pll ppd 0.04 900 qi R 1.0 when qi 900 R(qi) מדליל לצפוף ni <nt qB זווית Brewster ערך לדוגמה עבור זכוכית אוויר מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  18. מצפוף לדליל ni<nt R 1 pll ppd 0.04 qB qc qi = 900 זוויתBrewster R(qi) ערך לדוגמה עבור זכוכית אוויר מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  19. 2 nt - ni nt + ni R(qi= 00) = R 1.0 qB החזרי Fresnel עבור זכוכית עם nt = 1.5 R(qi = 0) = 0.04 סימון Rll(qB) = 0.0= Rpll,B גורם החזרה לקרינה מקוטבת בניצב, בזווית ברוסטר, גדול מהחזרי Fresnel Rppd,B >RFresnel עד כאן ב-2009 שיעורי בית: כל 5 התרגילים מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  20. Ii Ir ni רק ניצבת nt It + ניצבת + מקבילה הקרן העוברת ניצבת לקרן המוחזרת זווית Brewster 90 0 מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  21. מקרה פרטי של משוואות פרנל 900 qi qc R נקודות סינגולריות ni<nt 1 0.04 qB qi = 0o זוויתBrewster החזרי Fresnel זווית קריטית מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  22. כל הקרינה המקוטבתבמקביל למישור הפגיעה, עוברת. אין החזרה של קרינה מקבילה nt ni הקרן המוחזרת מכילה קרינה מקוטבת בניצב בלבד tan qB = חישוב הזווית Brewster הקרן העוברת ניצבת לקרן המוחזרת ni sin qi = nt sin qt ni sin qB = nt cos qB מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  23. qt R(qi) מאפשרות חישוב qi qr n1 = ni n2 = nt משוואות Fresnel n2 n1 Wilson and Hawkes עמ' 360 יש טעות במשוואה 8.1b מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  24. השדה החשמלי הפוגע בניצב ב- q כלשהי Eppd,i השדה החשמלי הפוגע במקביל ב-q כלשהי השדה החשמלי המוחזר במקביל ב- q כלשהי Epll,i Epll,R השדה החשמלי המוחזר בניצב ב- q כלשהי Eppd,R יחס האמפליטודות ניתן בהם סימנים... מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  25. עוצמת ההארה יחסית לריבוע אמפליטודת השדה החשמלי I =KEo2 ni cos qi - nt cos qt Eppd,R n1 cos qi - n2 cos qt = = ni cos qi + nt cos qt n1 cos qi + n2 cos qt Eppd,i Epll,R ni cos qt - nt cos qi n1 cos qt - n2 cos qi = = ni cos qt + nt cos qi Epll,i n1 cos qt + n2 cos qi Wilson and Hawkes עמ'361 משוואות Fresnel להחזרה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  26. ni cos qi - nt cos qt Eppd,R = pll ni cos qi + nt cos qt Eppd,i Epll,R ni cos qt - nt cos qi = ni cos qt + nt cos qi Epll,i ppd מבנה כללי בהמשך, נבדוק מקרה פרטי... מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  27. qi= ? מה היא זווית הפגיעה? cos qi= 1 Eppd,R ni cos qi - nt cos qt = Eppd,i ni cos qi + nt cos qt ni sin qi = nt sin qt ni sin 0.0 = 0 = nt sin qt ni sin 0.0 = nt sin 0.0 qt = 0.0 Eppd,R ni- nt = Eppd,i ni + nt 2 ni - nt n1 - n2 Rppd = ni + nt • תנאים: • < nint • הקרן פוגעת בניצב למישור ההפרדה • השדה החשמלי מתנדנד בניצב למישור הפגיעה דוגמת חישוב דווקא אמרנו שכאשר הקרן ניצבת, מישור הפגיע לא מוגדר! qt = ? I = K Eo2 מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  28. Epll,R ni cos qt - nt cos qi = ni cos qt + nt cos qi Epll,i Epll,R ni- nt = ni + nt Epll,i 2 ni- nt Rpll = ni - nt 2 ni +nt Rppd = ni + nt • הקרן פוגעת בניצב למישור ההפרדה • תנודות השדה החשמלי במקביל למישור הפגיעה • < nt ni cos qi= 1 qt = 0.0 cos qt= 1 בשני המקרים, גם אם נניח שהקרינה ניצבת למישור הפגיעה או מקבילה לו, מקבלים אותה התוצאה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  29. Ii Ir ni רק ניצבת 90 0 nt It ניצבת + מקבילה הקרן העוברת ניצבת לקרן המוחזרת זווית Brewster ניקוי הקרינה העוברת מקרינה ניצבת מעבירים את הקרן דרך מספר לוחיות מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  30. קיטוב ע"י מספר פגיעות בזווית ברוסטר "ניקוי" הקרן העוברת מקרינה ניצבת הקרן המוחזרת בזווית Brewster מקוטבת רק בניצב, אבל היא חלשה. בשיטת "מספר פגיעות בזווית Brewster" הקרן העוברת מתנקה מהקיטוב הניצב. נשארת אלומה חזקה מקוטבת במקביל. מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  31. 10 – נבנה מתקן לקיטוב קרינה בעזרת לוחיות זכוכית בעלות n = 1.5. הקרינה המקורית מגיע מהאוויר. גורם ההחזרה של הקרינה המקוטבת בניצב בזווית ברוסטר היא RB,ppd = 0.04. נניח שאין החזרות במישור היציאה מהזכוכית (זכוכת-אוויר). חשב את מספר הלוחיות הנדרש על מנת שהקרן היוצאת תכיל רק 20% מהקרינה המקורית המקוטבת בניצב. פתרון: יש בעיה עם נתוני השאלה , מקדם ההחזרה הנתון בזווית ברוסטר הינו מקדם ההחזרה של פגיעת קרן בניצב , כלומר זווית הגעה אפס, וגם כן יש בעיה עם הנתון של 20% כי כבר בפגיעה הראשונה העוצמה יורדת ל 0.04 מה מבלבל את הסטודנט? ראה שקפים 19 ו-21 מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  32. החזריFresnel 2 ni - nt ni + nt R(qi = 00) = זוויתBrewster nt ni tan qB = זווית קריטית nt ni sin qc= סיכום נקודות סינגולריות מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  33. n2 n1 tan qB = -1 tan (1.5) = 56.3 o תרגיל חשב את הזווית ברוסטר עבור זכוכית בעלת מקדם שבירה n = 1.5 כאשר הקרן פוגעת מהאוויר וכאשר הקרן פוגעת מהזכוכית לאוויר tan-1 (0.666) = 33.7 o מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  34. ההספק של הקרינה הפוגע הוא Ii = 10 mW לחשב את ההספק העובר והמוחזר תרגיל גורם החזרה של קרינה הניצבת הפוגעת בזווית Brewster הוא Rppd,B = 0.08 מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  35. הספק הקרינה הפוגע במקביל ב-qB Ipll,i,B הספק הקרינה הפוגע בניצב ב-qB Ippd,i,B הספק הקרינה המוחזר במקביל ב-qB Ipll,R,B הספק הקרינה המוחזר בניצב ב-qB Ippd,R,B הספק הקרינה העובר במקביל ב-qB Ipll,T,B הספק הקרינה העובר בניצב ב-qB Ippd,T,B יש 6 מרכיבים לקרן ניתן בהם סימנים... מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  36. הספק הקרינה הפוגע במקבילב- qB Ipll,i,B הספק הקרינה הפוגע בניצב ב-qB Ippd,i,B הספק הקרינה המוחזר במקביל ב-qB Ipll,R,B הספק הקרינה המוחזר בניצב ב-qB Ippd,R,B הספק הקרינה העובר במקביל ב-qB Ipll,T,B הספק הקרינה העובר בניצב ב-qB Ippd,T,B ניתן בהם ערכים... mW 5.0 אין קיטוב באלומה המקורית 5.0 0.0 0.4 Ippd,R,B = 0.08 x 5 = 0.4 mW Rppd,B = 0.08 5.0 4.6 Ippd,T,B = 0.92 x 5 = 4.6 מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  37. הספק הקרינה המוחזר במקביל ב- qB Ipll,R,B 0.0 הספק הקרינה המוחזר בניצב ב- qB Ippd,R,B 0.4 הספק הקרינה העובר במקביל ב- qB Ipll,T,B 5.0 הספק הקרינה העובר בניצב ב- qB Ippd,T,B 4.6 סה"כ ההספק הקרינה העובר ב- qB IT,B סה"כ הספק הקרינה המוחזר ב- qB IR,B mW נסכם... ניצב + מקביל רק בניצב 9.6 IT,B= Ippd,T,B + Ipll,T,B = 4.6 + 5.0 = 9.6 mW 0.4 IR,B= Ippd,R,B + Ipll,R,B = 0.4 + 0.0 = 0.4 mW מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

  38. n [Hz] e(H20) n l0 l v DC 81 4.6 x 108 79 3.7 x 109 66 1.7 x 1010 61 7.5 x 1010 29 3.8 x 1012 1.41 5.1 x 1014 1.33 מקדם השבירה של המים המקדם הדיאלקטרי (ומקדם השבירה) יורדים עם התדירות לחומר לוקח זמן עד שהוא מתאים את עצמו לשינוי בשדה חשמלי אם השדה משתנה ב-n גבוהה, יהיה פחות קיטוב עבור אותו החומר באותה עוצמת שדה מבוא- פרק 3 מעבר בין תווכים

More Related