8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke...
Transcript of 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke...
![Page 1: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/1.jpg)
Talasna optikaTehnička fizika 2
20/04/2018 Tehnološki fakultet
![Page 2: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/2.jpg)
Pojave u fizičkoj optici
• Polarizacija• Interferencija• Difrakcija
• Fotoelektrični efekat Čestična optika
Talasna optika
![Page 3: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/3.jpg)
Difrakcija
• Svako odstupanje svjetlosnog zraka od pavolinijskog
prostiranja koje se ne može tumačiti kao refleksija ili
prelamanje je DIFRAKCIJA.
![Page 4: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/4.jpg)
Fizička optika
• Fizička optika proučava neke svjetlosne pojaveuzimajući u obzir talasnu prirodu elektromagnetskihtalasa.• Ideju je iznio nizozemski naučnik Christian Huygens1678 koji je predložio talasnu teoriju svjetlosti, nasuprotNewtonu, koji je vjerovao da se svjetlost sastoji odkorpuskula (čestica). Sada znamo da su oba bila upravu!
![Page 5: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/5.jpg)
Hajgensov princip
Hajgensov princip –
kada ravan talas naiđe
na pukotinu tada
svaka tačka pukotine
postaje izvor novih
(sekundarnih) talasa
koji se rasprostiru na
sve strane!
![Page 6: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/6.jpg)
Difrakcija
• Huygensov princip zahtijevada se talasi šire nakon štoprođu kroz proreze• Promjena smjera širenjasvjetlosti naziva se difrakcija.
• Uopšteno, difrakcija nastajekada talas prolazi kroz maleotvore, oko prepreke ili oštrihrubova.
![Page 7: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/7.jpg)
Difrakcija
• Svjetlost koja prolazi kroz pukotinu smještenu izmeđuudaljenog izvora svjetla i zaklona generiše difrakcionemaksimume koji:
![Page 8: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/8.jpg)
Difrakcija
–centralna traka će bitiokružena nizom užih,manje intenzivnihsekundarnih traka(maksimumi),–centralna traka biti ćeokružena nizom tamnihtraka (minimumi).
Dobijena slika pod b) sjednom pukotinom nemože se objasnitigeometrijskom optikom.
Geometrijska optika kaže da zrake svjetlosti putuju pravolinijski ibaca oštru sliku pukotine na zaklonu.
Maksimumi će imati široku, intenzivnu centralnu traku (nulti maksimum)
![Page 9: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/9.jpg)
Difrakcija na jednoj pukotini
• Prema Huygensovom principu,svaki dio pukotine djeluje kao izvortalasa.• Svjetlost iz jednog dijela pukotinemože interferirati sa svjetlom izdrugog dijela.• Rezultantni intenzitet na ekranuzavisi od smjera θ.
![Page 10: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/10.jpg)
Difrakcija na jednoj pukotini
• Svi talasi koji nastaju u pukotini suu fazi.• Talas 1 putuje dalje od talasa 3 zaiznos koji je jednak razlici puta
�
2����
• Ako je razlika ovog puta tačnopolovina talasne dužine, dva talasaće se poništiti - destruktivnainterferencija• Uopšteno, do destruktivneinterferencije dolazi za jednupukotinu širine a, kada je:
������� = �
� = ±1, ±2, ±3, … .
![Page 11: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/11.jpg)
Difrakcija na jednoj pukotini
• Intenzitet raspodijele svjetlosti:
• Široka središnja svijetla pruga jeokružena puno slabijim svijetlimprugama koje se izmjenjuju stamnim prugama.
• Točke konstruktivne interferencije leže otprilike na pola puta između tamnih pruga.
������������ = 2 + 1�
� = 0, ±1, ±2, ±3, … .
![Page 12: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/12.jpg)
Difrakcija na pukotini
Difrakcija (savijanje) talasa na pukotini direktno zavisi od širinepukotine, tj. vidi se da je savijanje više izraženo kod onih pukotina
čija je širina “a” približno jednaka talasnoj dužini svjetlosti “λ”.
![Page 13: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/13.jpg)
Difrakcija na optičkoj rešetci
• Difrakciona rešetka sastoji se od mnogo paralelnih pukotina na međusobno jednakim rastojanjima.
• Karakteristična rešetka sadrži nekoliko hiljada linija pocentimetru.
• Intenzitet maksimuma na ekranu je rezultat kombinovanogdjelovanja interferencije i difrakcije.
![Page 14: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/14.jpg)
Difrakcija na optičkoj rešetci
• Uslov za maksimum je:
������������ = ��
� = 0, ±1, ±2, … .
• Cijeli broj k je redni broj
difrakcionog maksimuma.
• Ako ulazno zračenje sadrži
nekoliko talasnih dužina, svaka
talasna dužina odstupa za
određeni ugao.
![Page 15: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/15.jpg)
Difrakcija x-zraka na kristalnoj rešetci
� = 2����� = ��
![Page 16: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/16.jpg)
Difrakcija na optičkoj rešetci
![Page 17: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/17.jpg)
Svojstva EM talasa
• Elektromagnetni talas - transverzalni talas koji se sastoji odelektričnog i magnetnog polja koja međusobno osciluju podpravim uglom.
• Svjetlost je i talas i čestica (dualna priroda svjetlosti).
• Elektromagnetni talas sastoji se od kombinacije električnogpolja i magnetnog polja koja su međusobno okomita i okomitasu na smjer širenja.
![Page 18: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/18.jpg)
Polarizacija
• Huygens: pretpostavljao je da su svjetlosni talasilongitudinalni.• Fresnel (početkom XIX vijeka): proučavajući pojavupolarizacije svjetlosti zaključio da su talasi svjetlostitransverzalni. Polarizacija svjetlosti dokazuje da su svjetlosneoscilacije transverzalne. Kada bi svjetlosne oscilacije bilelongitudinalne, one se ne bi mogle polarizovati, jer sulongitudinalne oscilacije samo u jednom pravcu -u pravcuširenja elektromagnetnog talasa.• Polarizaciju svjetlosti pri refleksiji na staklu (dvolomac) otkrioje Malus 1808. godine.
![Page 19: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/19.jpg)
Polarizacija
• Proces nastajanja polarizovane svjetlosti:
refleksijaraspršenjedvolomdikroizam
![Page 20: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/20.jpg)
Polarizacija refleksijom
Kada nepolarizovana svjetlostpadne na granicu prozirnogsredstva dio svjetlosti sereflektuje, a dio se lomi.
Pri odredenom upadnom uglu,koji je takav da lomljena ireflektovana zraka zatvarajuugao od 90º, reflektovanasvjetlost je potpunopolarizovana i to okomito naravninu refleksije. Tu pojavu je prvi eksperimentalno
ustanovio David Brewster, britanskifizičar(1781. –1868.).
![Page 21: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/21.jpg)
Polarizacija refleksijom
Za potpunu polarizaciju reflektovane zrake:� + �! = 90 ℃
To je:�%���� = �!sin 90 ℃ − �
Odnosno:
*��� =�!
�%
Upadni ugao pod kojim dolazido potpune polarizacijereflektovane zrake naziva seBrewsterov ugao � .
![Page 22: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/22.jpg)
Malusov zakon
• Malusov zakon daje zavisnost intenziteta svjetlosti od ugla:+,�-= +,0-./�! ,�-
![Page 23: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/23.jpg)
Dvojno prelamanje(u kristalu kalcita)
![Page 24: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/24.jpg)
Apsorpcija svjetlosti
Upadna
svjetlost I0
Izlazna
svjetlost I
Kiveta sa
rastvorom
debljine x
x
kx
oeII
−=
Lambertov zakon
![Page 25: 8 Fizicka optika 20 - University of Banja LukaFizi čka optika • Fizi čka optika prou čava neke svjetlosne pojave uzimaju ći u obzir talasnu prirodu elektromagnetskih talasa.](https://reader030.fdocuments.in/reader030/viewer/2022040111/5e3a2d3b993b360b112fe28a/html5/thumbnails/25.jpg)
( ) ( ) ;, cck ⋅= λελ
I I eo
cx= −ε
TI
Io
A= = −10 ;
A cx= 0 4, ;ε
c cx
xx o
= 2
1
Koeficijent apsorpcije je proizvod između ekstinkcije (ε) i
koncentracije i ZAVISE OD TALASNE DUŽINE:
•Veza između APSORBANCIJE i
TRANSPARECIJE:
•Znajući koncentraciju jedne referentne
tečnosti možemo odrediti koncentraciju
nepoznate tečnosti:
Lambert-Berov zakon