Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Opracowanie z zakresu tematu
Typologia: Prezentacje
1 / 20
Ta strona nie jest widoczna w podglądzie
Nie przegap ważnych części!
Cz˛e´s´c I: Optyka, wykład 1
wykład: Piotr Fita pokazy: Jacek Szczytko cwiczenia: Aneta Drabi ´´ nska, Paweł Kowalczyk, Barbara Pi ˛etka
Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski
2017/
(^1) Informacje ogólne
(^2) Przypomnienie z optyki
(^3) Absorpcja i emisja ´swiatła
O własno ´sciach samego ´swiatła: Dyfrakcja Interferencja Spójno´s´c Statystyka ´swiatła Stany kwantowe ´swiatła
Niewiele z zakresu optyki (tyle, ile na kilku kolejnych slajdach)
Nieco z zakresu budowy materii: Podstawy mechaniki kwantowej Struktura atomu Podstawy termodynamiki Adres strony wykładu: http://www.fuw.edu.pl/wiki/WdOiFMS zasady zaliczenia polecana literatura terminy materiały z wykładów i ´cwicze ´n
Interesuje nas u´sredniona po okresie warto´s´c wektora Poyntinga:
〈u〉 = 0 E 02 〈cos^2 (kz − ωt)〉 = 1 2
2 c^0 E
2 0 ̂z Nat ˛e˙zenie ´swiatła I:
I = 1 2
c 0 E 02
m^2
(u´sredniona po okresie moc fali na jednostk˛e powierzchni)
Korzystamy ze wzoru Eulera:
eiφ^ = cos φ + i sin φ
Dla fali o wektorze falowym −→ k : (Cz˛e´s´c urojon ˛a pomijamy "w pami ˛eci") −→ E = E 0 e−i(
−→ k ·−→ r −ωt) (^) ̂n
Tu E 0 mo˙ze by´c zespolone, wtedy zawiera informac ˛e o fazie: E 0 = |E 0 |eiφ −→ B =
c E^0 e
−i(−→ k ·−→ r −ωt)(̂ k × ̂n)
Nat ˛e˙zenie ´swiatła:
I = 1 2
c 0 E 02 = 1 2
c 0 |
polaryzacja liniowa (^) polaryzacja kołowa
Dowolny stan polaryzacji ´swiatła mo˙ze by´c uzyskany jako kombinacja liniowa (z odpowiednimi amplitudami i fazami): Dwóch prostopadłych polaryzacji liniowych Dwóch przeciwnych polaryzacji kołowych
polaryzacja kołowa
polaryzacja eliptyczna
Kierunek wektora −→ E nie zale˙zy od poło˙zenia w kierunku poprzecznym do kierunku propagacji
Gesto´s´c energii promieniowana b ˛ed ˛acego w równowadze termicznej z otoczeniem: Klasycznie (prawo Rayleigha-Jeansa):
ρ(ν)dν =
8 πν^2 c^3 kT^ dν (Działa w podczerwieni, ale "katastrofa w nadfiolecie") Kwantowo (prawo Plancka)
ρ(ν)dν = 8 πν
2 c^3
hν ehν/kT^ − 1
dν
To s ˛a wyra˙zenia na G ˛esto ´s ´c energii w przedziale cz˛esto´sci dν, nie na nat ˛e˙zenie ´swiatła, czy moc wypromieniowan ˛a
G ˛esto´s´c energii w całym zakresie cz˛esto´sci (u):
u =
0
ρ(ν)dν
G ˛esto´s´c energii → zdolno´s´c emisyjna (ρ(ν) · c 4 ) → całkowanie → moc promieniowania ciała doskonale czarnego na jednostk˛e powierzchni (prawo Stefana-Boltzmanna)
P = σT 4
σ =
2 π^5 k^4 15 c^2 h^3 =^5.^67 ·^10
m^2 K^4 (Wyprowadzenie na ´cwiczeniach)
absorpcja (^) spontanicznaemisja emisja wymuszona
Liczba aktów absorpcji w czasie dt: dN 12 = B 12 ρ(ν)N 1 dt Liczba aktów emisji spontanicznej w czasie dt: dN 21 ′ = A 21 N 2 dt Liczba aktów emisji wymuszonej w czasie dt: dN 21 ′′ = B 21 ρ(ν)N 2 dt
absorpcja (^) spontanicznaemisja wymuszonaemisja
Relacje mi ˛edzy współczynnikami Einsteina:
B 12 = B 21
A 21 B 21
= 8 πhν
3 c^3 (Wyprowadzenie - na ´cwiczeniach)
I (^) 0 d z (^) z
I ( z )
dN 12 A · dt =^ B^12 (ν)ρ(ν)c^0 dz Lewa strona jest proporcjonalna do spadku nat ˛e˙zenia ´swiatła: dN 12 A · dt ∼ −dI Oraz ρ(ν) ∼ I(ν) Zbieramy wszystkie stałe do (ν):
dI = −(ν)I(ν)c 0 dz
I (^) 0 d z (^) z
I ( z )
dI(ν) dz
= −(ν)c 0 I(ν)
I(ν, z) = I 0 (ν)e−(ν)c^0 z^ = I 0 (ν)e−α(ν)z
