ทัศนศาสตร์ประยุกต์ 1. บทนำ 2. แสงเชิงเรขาคณิต 3. โพลาไรเซชัน

งานนำเสนอเรื่อง: "ทัศนศาสตร์ประยุกต์ 1. บทนำ 2. แสงเชิงเรขาคณิต 3. โพลาไรเซชัน"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 ทัศนศาสตร์ประยุกต์ 1. บทนำ 2. แสงเชิงเรขาคณิต 3. โพลาไรเซชัน
1. บทนำ 2. แสงเชิงเรขาคณิต 3. โพลาไรเซชัน 4. การแทรกสอด 5. การเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์ 6. การเลี้ยวเบนแบบเฟรสเนล 7. เลเซอร์ 8. ทัศนศาสตร์ยุคใหม่

2 1. บทนำ

3 ธรรมชาติของแสง

4 ธรรมชาติของแสง  Electromagnetic wave f = 3.8 x1014- 7.7x1015 Hz
l = nm Co= 299, km/s ( Vacuum) Cx = Co / nx ( x medium ) where nx - the refractive index Photon energy = hf : h= 6.625x10-34 j.s momentum = h/ l

5 แก้วคราวน์ (โซดาไลม์)
ดัชนีหักเหของแสง ตัวกลาง ดัชนีหักเหแสง สุญญากาศ น้ำแข็ง 1.309 ไฮโดรเจน (ก๊าซ) เนย (40  oC ) 1.455 ฮีเลียม (ก๊าซ) เนย (60  oC ) 1.447 อากาศ (–15 oC) กลีเซอรีน 1.473 อากาศ ( 0  oC ) แก้วไพเรกซ์ 1.474 อากาศ (+15  oC ) แคลไซต์ 1.486 อากาศ (+30  oC ) แก้วคราวน์ (โซดาไลม์) 1.512 อากาศ (+60  oC ) เกลือโซเดียมคลอไรด์ 1.516 ไฮโดรเจน (ของเหลว) 1.0974 ควอตซ์ 1.544 น้ำ (ไอ) ไพลิน 1.76 น้ำ (ของเหลว, 0 oC ) ทับทิม น้ำ (ของเหลว, 20 oC ) แก้วฟลินท์ (71% lead) 1.805 น้ำ (ของเหลว, 100 oC ) เพชร 2.418

6

7 n l (nm) 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Diamond SF10 (Dense flint) NaCl Bk7(Pyrex) Fused silica Water

8 หลักของฮอยเกนส์ ทุกจุดบนหน้าคลื่นปฐมภูมิเป็นแหล่งกำเนิดทุติยภูมิที่กำเนิดคลื่นทรงกลม มีความถี่,อัตราเร็วคลื่น เหมือนกับคลื่นปฐมภูมิ หน้าคลื่นสุทธิเป็นแนวการซ้อนกันของหน้าคลื่นทรงกลมเหล่านั้น

9 กฏการสะท้อน qi qr ni การสะท้อนเกิดในตัวกลางเดียวกัน .. AB CD ใช้เวลาเดินทางเท่ากัน nt

10 การสะท้อนบนผิวแบบต่างๆ
Specular reflection Diffuse reflection Retro reflection

11 การสะท้อนภายในและการสะท้อนภายนอก
<-- ตัวกลางต่อเนื่อง ไม่เกิดการสะท้อน การสะท้อนภายใน และ การสะท้อนภายนอกมีผลในการกลับเฟสซึ่งกันและกัน การสะท้อนภายใน การสะท้อนภายนอก

12 กฏการหักเห qi qt ni nt 12

13 ในมุมมองของ EMW qr qt qi y z x o Plane of incidence

14 ที่จุดตกกระทบบนรอยต่อ

15

16 หลักของเฟอร์มาต์ (Fermat’s principle)
แสงเลือกเดินทางในเส้นทางที่ใช้เวลาสั้นที่สุด Principle of least time s p s' I II III s p II I III

17 ทางเดินแสง(optical path)
d สุญญากาศ น้ำ n1 D สุญญากาศ D ==> ความยาวทางเดินแสง(optical path length)

18 ทางแสง(optical path) Stepped index graded index d1 d2 ds d3 d4

19 แสงเลือกเดินทางในทางแสงที่คงตัว เมื่อเทียบกับทางแสงข้างเคียง
หลักของเฟอร์มาต์ D F1 F2 qi qr qi = qr qi = qr qi = qr แสงเลือกเดินทางในทางแสงที่คงตัว เมื่อเทียบกับทางแสงข้างเคียง

20 การสะท้อนกลับหมดกายใน

21 อากาศร้อน > qc ปรากฏการณ์มิราจบนพื้นถนนที่ระยะไกล ๆ ทำให้พื้นถนนแลดูเป็นมันเงาเห็นภาพสะท้อนของสิ่งต่างที่อยู่เหนือพื้นถนน การกระจายแสงสี และการเปล่งความแวววาวของเพชรที่เป็นผลจากการเจียรไนที่ถูกต้อง

22 Evanescent wave qi > qc

23 สำหรับ qi > qcritical

24 ปริซึมสะท้อน

25 เส้นใยนำแสง (Fiber optics)
แกนกลาง ชั้นหุ้ม ก) qmax 90o-qC qc 3 2 1 ข) ncore ncladding no qmax

26

27 หลักแห่งการผันกลับได้ของแสง
แสงเดินทางผ่านชุดตัวกลางๆหนึ่งด้วยทางแสงเดียวกัน ทั้งเส้นทางไปข้างหน้าและเส้นทางย้อนกลับ qi qr qt

28 ปริซึมหักเห b1 b2 b3 b4 a d n1 n2

29 ที่ d = dmin ==> b1 = b4 ==> b2 = b3

30 ประยุกต์ ==> สเปกโตรมิเตอร์
ปริซึมมุมยอด a =60o แก้ว crown ในอากาศ a nแดง =1.5205 dmin =38.97o nน้ำเงิน =1.5286 dmin =39.68o ประยุกต์ ==> สเปกโตรมิเตอร์