Podstawy Fizyki - Optyka

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 1

Podstawy Fizyki - Optyka podręczniki: E. Hecht Optics, Addison-Wesley (1974) A.N. Matveev Optics, Moskva (1985), Optika po ros. (1985) D. Meschede Optics, Light and Lasers, Wiley-VCH (2004) G. Chartier Introduction to Optics, Springer (2005) F.A.Jenkins, H.E.White, Fundamentals of Optics, McGraw-Hill (1976) F.C. Crawford, Fale, PWN (1973) Feynmana Wykłady z Fizyki (zwłaszcza t. II, cz.2), PWN (1968 ) R.P. Feynman QED osobliwa teoria światła i materii, PIW (1992) D. Halliday, R. Resnick, Fizyka, PWN J. Ginter Fizyka fal, PWN (1993) J. Petykiewicz Optyka falowa, PWN (1986) czasopisma Świat Nauki, Wiedza i Życie, Postępy Fizyki internet seminaria naukowe, Krakowskie Konwersatorium Fizyczne PTF www.if.uj.edu.plplZF

Slide 2

Rzekł Bóg: niech się stanie światłość. I stała się światłość... Antyk : cząstki (Pitagoras)

Slide 3

Hipotezy nt. natury światła energii 1. Strumień cząstek- przenoszenie ? - odbicie - załamanie ale zmiany koloru (kryształy, warstwy, pryzmat) polaryzacja, dyfrakcja, interferencja znane fale 2. Fale ? mechaniczne ale te muszą mieć jakiś ośrodek (sprężysty) nie rozchodzą się w próżni, a światło owszem!

Slide 4

Izaak Newton (1642-1727) popierał koncepcję korpuskularną Christian Hyughens (1629-1695) sformułował koncepcję falową Autorytet Newtona opóźnił rozwój teorii falowej światła o 100 lat August Fresnel (1788-1827) słuszność koncepcji falowej (interferencja i dyfrakcja)

Slide 5

główna trudność jakiego typu fale (co faluje?) i jaki ośrodek (koncepcja eteru) Przełom odkrycie fal elektro-magnetycznych (EM) teoria: J.C. Maxwell (1831 1879) doświadczenie: H. Hertz (1857 1894) doświadczenia doświadczeniazzelektrycznością elektrycznościąpowiązanie powiązaniebadań badańnad nad promieniowaniem promieniowaniem(światłem) (światłem)zzwłasnościami własnościamiładunków ładunkówelektrycznych elektrycznych unifikacja unifikacjaoddziaływań oddziaływań

Slide 6

Podstawowe doświadczenia nad interferencją światła doświadczenie Younga S P I(P) I1I22I1I2 cos SP gdy I1 I2 I I(P) Imax 4I interferencja konstruktywna Imin 0 interferencja destruktywna gdy tylko jedna droga brak prążków (światło światło ciemność !!!)

Slide 7

Interferencja z licznikami fotonów A np. A Fotopowielacz K R C np. 12 dynod ok. 1000 V wzgl. - emisja z K z wydajnością 10-30 - przyspieszenie przez ok. 100 V V QC C 10 pF V 1.613C1012 10mV zwiększ Ekin emisja wtórna, powielenie 3-4 x - całkowite wzmocnienie IAIK (3-4)12 106 e - 1.6x10-13C --fotopowielacz fotopowielaczliczy liczyfotony, fotony,ściślej ściślejco cotrzeci trzecifoton foton(1) (1)

Slide 8

Interferencja z licznikami fotonów ekran macierz liczników fotonów poszczególne zliczenia rejestracja indywidualnych fotonów (cząstki) cząstki rozkład prawdopodobieństw pojawienia się fotonów fala Dualizm: Dualizm światło zachowuje się jak fala lub strumień cząstek (fotonów) w różnych warunkach doświadczalnych jest równocześnie i cząstką i falą

Slide 9

dotyczy wszelkich obiektów również fal materii (fale de Broglie) dB Dośw. z interferencją wiązki atomów He: http:www.iap.uni-bonn.de ollgraphikkap5heyoung.pdf h m

Slide 10

Nietrywialne (kwantowo-mechaniczne) aspekty interferencji: Interferometr Macha-Zendera E1 E2 fotony mają swobodę wyboru drogi są prążki jest interferencja I(P) E1E22 E12 E22 E1 E2 E1 E2 1 sumuję amplitudy rozróżniam drogi (np. przez polaryzatory) brak prążków I(P) E1E22 E12 E22 E1 E2 E1 E2 sumuję prawdopodobieństwa 0 do dointerferencji interferencjikonieczna konieczna nierozróżnialność nierozróżnialność trajektorii, trajektorii, stanów stanówpośrednich pośrednichpomiędzy pomiędzystanem stanem początkowym początkowym (źródło) (źródło) iistanem stanem końcowym końcowym (punkt (punktna na ekranie) ekranie)

Slide 11

Gumka kwantowa (quantum eraser) informację o tym, jaką drogę przebył foton można post-factum usunąć - wymazać za pomocą gumki kwantowej E1 E2 interferencja pojedynczych fotonów: pojedynczy foton na płytce światłodzielącej się nie połowi zawsze leci albo w jednym, albo w drugim ramieniu interferometru, a mimo to po uśrednieniu wielu zdarzeń powstaje obraz interferencyjny