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. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
(c) שכנר 1 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
: מעבר בין 3פרק תווכים
Snellחוק 3.1
תלות גורם החזרה בזווית הפגיעה3.3Brewsterהזווית של 3.4
Fresnelהחזרי 3.5
סיבים אופטיים3.2.2
החזרה מלאה )זווית קריטית(3.2
Fresnelמשוואות 3.6
תופעות באינטראקציה גא"מ וחומר3.0
עד שקף 2009 ב-19
(c) שכנר 2 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
תופעות באינטראקציה גא"מ וחומר
Reflection 1
Absorption 2
Emission 3
Transmission 4
Dispersion 5
Interference (Diffraction)
6
החזרה היא אחת התופעות
המתרחשות כאשר קרינה נפגשת
עם חומר
(c) שכנר מבוא לאלקטרואופטיקה עבירות 3
פיזור
ItIi
קרינה נפלטת ומפוזרת
קרינה מפוזרת נעה כיוון אקראי השונה מהכיוון של הקרינה הפוגעת
בליעה
נשארבתווך
Ir
תופעות באינטראקציה
גא"מ וחומר
Interference (Diffraction)
פליטה
(c) שכנר 4 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
חוק סנל3.1
מישור מפריד
nt
ni
i
t
r
Ii
הניצב למישור המפריד בנקודת
הפגיעה
Ir
It
(c) שכנר 5 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
Snellהחזרה והעברה - חוק סנל 3.1
ni sin i = nt sin t
i = r
nt
ni
i r
t
(c) שכנר 6 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
חוק סנל מתווך דליל לתווך צפוף
ni sin i = nt sin t
הקרן העוברתמתקרבת לניצב
nt
ni
i
t
ni < nt
דליל
צפוף
(c) שכנר 7 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
חוק סנל מתווך צפוף לתווך דליל
ni sin i = nt sin t
הקרן העוברת מתרחקת
מהניצב
t
ni < nt
i
nt
דליל
ni צפוף
(c) שכנר 8 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
- הזווית הקריטית3.2
ni sin i = nt sin t
ni < nt
ni
nt
i
tקיימת זווית פגיעה
שעבורה הקרן ה"עוברת" תהיה מקבילהלמישור הפגיעה
(c) שכנר 9 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
c, הזווית הקריטית
iאז הקרן מוחזרת בזווית השווה ל- . i>cעל אחד כמה וכמה, אם
ni sin i = nt sin t
ni
nt
ni < nt
c
i = r
שעבורה , i, זווית פגיעה
= 900 t
t
cקרן הפוגעת בזווית לא מפתחת קרן עוברת.
כל הקרינה מוחזרת בזווית.השווה לזווית הקריטית
(c) שכנר 10 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
חישוב הזווית הקריטית
הקרן ה"עוברת" אמורה לנוע במישור המפריד, בניצב ל-"ניצב למישור המפריד"
ni sin i = nt sin t
ni sin c = nt sin 90o = nt sin(/2)
ni sin c = nt 1
sin c =nt
ni
ni < nt
(c) שכנר 11 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
סיבים אופטיים
Coreליבה
Clad מעטפת
אווירn0
no
Core
Clad
Clad
Shield
Shield
n1
n2
n2
n1> n2
nסימון מקובל בסיבים אופטיים
(c) שכנר 12 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
סיבים אופטיים –מהלך קרניים
פגיעה c>ב-
פגיעה c=ב-
ניצב למישור הפגיעה
(c) שכנר 13 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
סיבים אופטיים –זווית הכניסה
c
90o - c
sin
sin (90o – c)=
n1
n0
(c) שכנר 14 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
תלות גורם החזרה בזווית הפגיעה
תלות גורם החזרה בזווית הפגיעה
i r
Ii Irni
מישור מפריד
tIt הניצב למישור
המפריד בנקודת הפגיעה
nt
)R( Ri
r
II
:מישור הפגיעההמישור הניצב
למישור המפריד המכיל את
הקרן הפוגעת
מישור הפגיעהבניצב לא מוגדר
(c) שכנר 15 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
: תלות יחס החזרה בזווית הפגיעה3.3: תלות יחס החזרה בזווית הפגיעה3.3
קיטוב במקביל למישור הפגיעה
קיטוב בניצב למישור הפגיעה
Ir
Ii
R(i) =
pll
ppd
(c) שכנר 16 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
מישור מפריד
רק :מישור הפגיעהמישור אחד במרחב מכיל
גם את:הניצב למישור המפריד•הקרן הפוגעת•
הקרן הפוגעת
ניצב למישור המפריד בנקודת niהפגיעה
ntרק מישור אחד“
במרחב מכיל גם את הניצב
למישור המפריד וגם?“ את הקרן הפוגעת
משפט לא נכון עבורקרן הפוגעת בניצב
(c) שכנר 17 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
R(i)ni <nt ni <nt R
1
0.04
i900
B זוויתBrewster
R 1.0 when i 900
מדליל לצפוף
pll
ppd
לדוגמהערך עבור זכוכית
אוויר
(c) שכנר 18 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
R(i)
R
1
0.04
i = 900cB זוויתBrewster
ni <nt
ni <nt
מצפוף לדליל
pll
ppd
ערך לדוגמהעבור זכוכית אוויר
(c) שכנר 19 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
Fresnelהחזרי
Rll(B) = 0.0 = Rpll,B
Rppd,B > RFresnel
גורם החזרהלקרינה מקוטבת
בניצב, בזווית ברוסטר,Fresnelגדול מהחזרי
סימון
R(i = 00) =
2nt - ni
nt + ni
R
1.0
B
nt = 1.5עבור זכוכית עם R(i = 0) = 0.04
עד כאן ב-
2009 התרגילים5שיעורי בית: כל
(c) שכנר 20 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
הקרן העוברת ניצבת לקרן המוחזרת Brewsterזווית Brewsterזווית
Ii Ir
רק ניצבת
ni
It
ניצבת + מקבילה
nt
+
90 0
(c) שכנר 21 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
נקודות סינגולריות
החזרי Fresnel
זווית Brewster
900c i
R
1
0.04
Bi = 0o
ni < nt ni < nt
מקרה פרטי שלמשוואות פרנל
זוויתקריטית
(c) שכנר 22 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
Brewsterחישוב הזווית הקרן העוברת ניצבת לקרן המוחזרת
tan B =nt
ni
ni sin int sin t
ni sin Bnt cos B כל הקרינה המקוטבת
במקביל למישור הפגיעה, עוברת.
אין החזרה של קרינה מקבילה
הקרן המוחזרת מכילה קרינה מקוטבת בניצב בלבד
(c) שכנר 23 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
Fresnelמשוואות
Wilson and Hawkes
360עמ' יש טעות במשוואה
8.1b
t
i r
n2
n1
n1 = ni
n2 = nt
R(i) מאפשרות חישוב
(c) שכנר 24 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
יחס האמפליטודות
Epll,i כלשהיהשדה החשמלי הפוגע במקביל ב-
Epll,R כלשהיהשדה החשמלי המוחזר במקביל ב-
Eppd,i כלשהי השדה החשמלי הפוגע בניצב ב-
Eppd,R כלשהיהשדה החשמלי המוחזר בניצב ב-
...ניתן בהם סימנים
(c) שכנר 25 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
I = KEo עוצמת ההארה יחסית 2
לריבוע אמפליטודתהשדה החשמלי
Wilson and Hawkes
361 עמ'
n1 cos i - n2 cos t
n1 cos i + n2 cos t
Eppd,R
Eppd,i
=ni cos i - nt cos t
ni cos i + nt cos t
=
Epll,R
Epll,i
=n1 cos t - n2 cos i
n1 cos t + n2 cos i
=ni cos t - nt cos i
ni cos t + nt cos i
2
i,0
r,0
i
ri E
E
II
)(R
להחזרה Fresnelמשוואות
(c) שכנר 26 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
Eppd,R
Eppd,i
=ni cos i - nt cos t
ni cos i + nt cos t
Epll,R
Epll,i
=ni cos t - nt cos i
ni cos t + nt cos i
...בהמשך, נבדוק מקרה פרטי
מבנהכללי
2
i,0
r,0
i
ri E
E
II
)(R
?i?i
?t?i
i,0
r,0
cosncosncosncosn
E
E
pll
ppd
(c) שכנר 27 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
דוגמת חישוב
Eppd,R
Eppd,i
=ni cos i - nt cos t
ni cos i + nt cos t
ni sin i = nt sin t
ni sin = 0 = nt sin t
ni sin = nt sin
t = 0.0
Eppd,R
Eppd,i
=ni - nt
ni + nt
:תנאים >ni nt
הקרן פוגעת בניצב למישור ההפרדהלמישור הפגיעהניצבהשדה החשמלי מתנדנד ב
cos i = 1
I = K Eo2
n1 - n2Rppd =
2ni - nt
ni + nt
t = ?
!דווקא אמרנו שכאשר הקרן ניצבת, מישור הפגיע לא מוגדר
i = ? מה היא זווית?הפגיעה
(c) שכנר 28 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
Epll,R
Epll,i=
ni cos t - nt cos i
ni cos t + nt cos i
cos i = 1 t = 0.0
Epll,R
Epll,i
=ni - nt
ni + nt
cos t = 1
הקרן פוגעת בניצב למישור ההפרדה • למישור הפגיעהמקבילתנודות השדה החשמלי ב •• >nt ni
Rpll=2ni - nt
ni + nt
Rppd =2ni - nt
ni + nt
,בשני המקריםגם אם נניח שהקרינה ניצבת למישור הפגיעה
או מקבילה לו, מקבלים אותה התוצאה
(c) שכנר 29 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
הקרן העוברת ניצבת לקרן המוחזרת Brewsterזווית Brewsterזווית
Ii Ir
It
90 0
רק ניצבת
ניצבת + מקבילה
ni
nt
ניקוי הקרינה העוברת מקרינה
ניצבת
מעבירים את הקרןדרך מספר לוחיות
(c) שכנר 30 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
קיטוב ע"י מספר פגיעות בזווית ברוסטר
ניקוי" הקרן העוברת מקרינה ניצבת"
מקוטבת רק בניצב, אבל היא חלשה.Brewsterהקרן המוחזרת בזווית " הקרן העוברת מתנקה מהקיטוב Brewsterבשיטת "מספר פגיעות בזווית
הניצב. נשארת אלומה חזקה מקוטבת במקביל.
(c) שכנר 31 מעבר בין תווכים3מבוא- פרק
– נבנה מתקן לקיטוב קרינה בעזרת לוחיות זכוכית 10. הקרינה המקורית מגיע מהאוויר. גורם n = 1.5בעלות