3. tetel Hullamoptika alapgondolata

Question 1

Geometriai optika vs hullamoptika

Answer 1

mig a geometriai optika a szem lekepzesenek es igen sok optikai eszkoz mukodesenek megertesehez nyujt segitseget, nem tud magyarazot adni pl arra hogy a mikroszkop nagyitasat elmeletben korlatlanul fokozhatjuk, megsem lathatunk meg akarmilyen kismeretu targyat benne
- a feny valamilyen hullamkent valo elkepzeleset Christian Huygens( holland fizikus)vetette fel eloszor de a jelenseg matematikai leirasat csak fresnel adta meg

Question 2

Huygens- Fresnel elv

Answer 2

• a feny hullamkent viselkedik
• egy hullamfelulet minden egyes pontjabol elemi hullamok indulnak ki, az uj hullamok felulete ezen elemi hullamok kozos burkolo felulete
• fresnel ezt azzal egeszitette ki, hogy az uj burkolo felulet letrejottekor ervenyesul a szuperpozicio elve

Question 3

Szuperpozicio elv

Answer 3

annak a tapasztalati tenynek a kvantitiv megfogalmazasa, hogy ket hullam osszetalalkozasakor zavartalanul keresztulhaladnak egymason

Question 4

Altalanosan

Answer 4

-legaltalanosabb megfogalmazasban akkor beszelunk hullamrol, ha egy kozegben valamilyen zavar tovaterjed de ettol a kozegben nem tortenik tartos atrendezodes

Question 5

Thomas Young

Answer 5

azt mondta ki, hogy a feny periodikus hullamvonulatokbol all, ez a hullamfogalom mar egy rezgesi allapot, mas neven fazis tovaterjedest jelent

Question 6

Fazis

Answer 6

fazisszoggel jellemezzuk ( ami megadja hogy a teljes 2pi periodusnak eppen melyik reszenel tart a rezges

Question 7

A kiteres a fazis szinuszos fuggvenye

Answer 7

y= A * sin(fazisszog) (A a rezges amplitudoja)
- fazis tovaterjed, Ró( fazisszog) idotol es helytol is fugg
Ro= wt+ kx+ Ro0 (kezdofazis allando)
(k=hullamszam = 2π/λ

y= wt+Ro0 ( kezdofazis fazisallando) ( w- a rezges korfrekvenciaja)
- w= 2π*f

Question 8

2πperiodus ido alatt a hullamhegy/volgy epp egy A periodusnyit halad elore

Answer 8

!

Question 9

Hullammozgas

Answer 9

A hullammozgas idoben es terben periodikus
- ha adott helyen vizsgaljuk (x-allando) akkor csak az idobeli periodicitast, rezgest erzekeljuk
- ha adott idopillanatban vizsgaljuk ( t = allando) akkor csak a terbeli periodicitast tudjuk megfigyelni

Question 10

Fazissebesseg (C)

Answer 10

Harmonikus hullam terjedesi sebessege hullamhegy altal megtett utat osztjuk a megtetelhez szukseges idovel
C=λ/Τ C=λ*f

Question 11

E~A^2

Answer 11

Minden rezgo test energiat tarol
Az energia aranyos a rezges amplitudojanak negyzetevel E~A^2
Ahogy a hullamban a fazis, a rezgesi allapot elore halad, viszi magaval a rezgesi energiat is

Question 12

Je~ A ^2

Answer 12

Sugarzasi energiakent fenyintenzitast erzekelunk

Question 13

Fényinterferencia

Answer 13

• akkor lepnek fel, ha ket vagy tobb hullam talalkozik egymassal
• interferenciara csak hullamok kepesek

Question 14

Fenyinterferencia megfigyelese

Answer 14

• ha ket “megfelelo” fenyforras fenyet “ megfelelo” geometriai elrendezesben egy ernyore vetitjuk
• elvaras: a megvilagitott feluleten a ket fenyforras fenye mindenhol osszeadodik
  Je1+Je2= Jeredo
• valosag: lesznek olyan helyek az ernyon ahol biztosan erkezik feny mindket fenyforrasbol es ott megis sotet foltok lathatoak

Je1+Je2 /=Jeredo !nem egyenlo!

Question 15

Fenyinterferencia

Answer 15

• egy kozonseges fenyforrasban az elemi fenykibocsajtasi aktusok terben es idoben rendezetlenul, veletlenszeruen jatszodnak le, ez a fenyforras alkalmatlan interferencia letrehozasara -> inkoherens fenyt produkal
• megfigyelheto interferenciat csak koherens fenyhullamokkal allithato elo
  ket fenyhullam koherens ha faziskulonbseguk allando
• ket fenyforras tavolsaga L alfa
• ha ket fenyforras eleg messze van egymastol, azaz d»λ akkor a kioltasi helyek csak kozeli, nagyjabol λ -val osszemerheto tavolsagra lennenek eszlelhetok
• hullamoptikat csak λ-val osszemerheto, vagy annal kisebb tavolsag eseten kell csak alkalmaznunk

Question 16

Fenyelhajlas, diffrakcio

Answer 16

-fenyinterferencia egyik megnyilvanulasi formaja
- lenyege: a fenynyalab iranyat az utjaba tett reszleges akadalyok ugy modositjak, hogy a megfigyeles helyen az egyszeru arnykep helyett ott is eszlelunk megvilagitast, ahol a feny egyenes vonalu terjedese alapjan nem varnank

Question 17

Young

Answer 17

korabban emlitett kiserleteben eppen ilyen ket reszen torteno fenyelhajlast valositott meg
- egyszinu ( monomkromatikus fenyt hasznalt)

Question 18

Fenyelhajlas, diffrakcio

Answer 18

• a koherens fenyforrasbol a tole azonos tavolsagra levo reseket azonos fazisban eri el a hullam,
• igy a Huygens elv alapjan a resekbol azonos fazisban indulnak ki az elemi hullamok
• monokromatikus feny hasznalata miatt a rezgesek azonos frekvenciajuak, a resek egyformasaga miatt pedig azonos amplitudojuak
• eredorezgesek amplitudoja:
  - osszetevok amplitudoja (A)
  - adott helyen meglevo faziskulonbsegektol fugg
• kepzeletben minden harmonikus rezgeshez hozzarendelhetunk egy egyenletesen forgo vektort

Question 19

vektor

Answer 19

amplitudoja= a vektor hossza
vizszintes tengellyel lezart szoge a rezges fazisat adja meg
forgas szogsebessege= rezges korfrekvenciaja

Aeredo= 2* AcosΔρ/2 az amplitudo negyzete aranyos az intenzitassal es meroleges beesesi szogek miatt csak ez szabja meg a besugarzott feluleti teljesitmenyeket az ernyon:
Je= A^2 eredo = 4A^2cos^2* Δρ/2

kisebb atalakitas utan
A^2 eredo= 2*A^2 [1+cos(Δρ]

Question 20

mekkora a faziskulonbseg az ernyon?

Answer 20

• csak vizszintes irany menten van eszlelheto ut-kulonbseg valtozas, amely a faziskulonbseg valtozas okozoja MEGNEZNI!!!!

Question 21

diffrakcios modszerek alapjai

Answer 21

• azt vizsgaljuk, ha nem csak ket res van a rendszerben hanem 3,4….n db res egyenlo tavolsagra van egymastol

Question 22

optikai racs

Answer 22

optikai racs eseteben Δρ=k2π k= 0,1,2,3… feltetelnek megfelelo helyeken igen eles intenzitas maximumok alakulnak ki

Question 23

intenzitas maximumok

Answer 23

ezek az elhajlasi rendek, melyekhez kulonbozo k ertekek rendelhetoek

Question 24

Optikai anizotropia, feny polarizacioja

Answer 24

-Huygens: kettos tores jelensege
1) kettosen toro anyagban a feny ketfele modon terjedhet, a rendes fenysugar menten ugy terjed hogy az elemi hullamok gombszimmetrikusak, tehat a terjedesi sebesseg minden iranyban azonos ->izotrop terjedes
2) a rendellenes fenysugar menten pedig ugy, hogy a terjedesi sebesseg fugg az iranyoktol, tehat az elemi hullamfeluletek nem gomb, helyette ellipszoid alakuak
3) a tovaterjedo elemi hullamok burkoloja szolgaltatja az uj hullamfrontot

Question 25

james clerk maxwell

Answer 25

• a feny is elektromagneses hullam
• az elektromos valamint a magneses tererosseg az a fizikai mennyiseg ami terben, es idoben periodikusan valtozik (rezeg)
• elmeletebol kiderult, hogy az elektromagneses hullamok transzverzalisak, ebbol kovetkezik, hogy a feny is polarizalhato
• ha ket egymasra meroleges sikban polarizalt fenyhullam valamilyen faziskulonbseggel talalkoznak akkor szuperpolarizacio elve alapjan elliptikusan polaros fenyhullam lesz az eredmeny

Question 26

elliptikusan polaros fenyhullam

Answer 26

• a hullam leirasara szolgalo elektromos tererossegvektor vegpontja az ido fuggvenyeben egy ellipszis keruleti palyan fut vegig
• a korbefutas lehet jobb es bal iranyu is
• ha egy ellipszis tengelyei megegyeznek egymassal, akkor cirkularisan polaros fenyrol beszelunk