Chimie

Optique ondulatoire


CD comme lentille de Fresnel

Clarification de la tentative initiale - CD comme lentille de Fresnel

Enfin, nous voulons clarifier ce qui s'est passé lorsque "l'index transpercé par la lumière" a été tenté.

Le CD utilisé là-bas sans couche réfléchissante (une telle couche est contenue dans chaque bobine de CD vide achetée) a une structure de rainure (espacement des pistes=1,6je suis) a la structure d'une plaque zonée de Fresnel, car moins de lumière est transmise, c'est-à-dire bloquée, dans la zone entre deux rainures.

Le CD en tant que plaque de zone de Fresnel a alors, de manière très simplifiée, un rayon de zone moyen qui ne peut pas être influencé r¯=4 cm entre le bord intérieur et extérieur. La distance R. au mur a maintenant été choisi de telle sorte qu'au centre (auparavant considéré comme le point P) il n'y ait que l'intensité maximale pour ce rayon de zone fixe r¯ résultats. Cette distance R. découle de la formule précédente : r¯mR.??R.r¯m?? Voici R. continuer à partir du paramètre m dépend, bien sûr, car il y a d'autres points dans les distances R.m exister dans lequel pour une longueur d'onde fixe ?? l'interférence constructive prévaut (l'approche Fraunhofer gagne en importance pour les grandes distances).

Si l'on ne considère pas la diffraction à l'ouverture circulaire pour une onde incidente plane (distance de la source lumineuse R.'=, comme mentionné ci-dessus), mais pour une onde sphérique incidente provenant d'une source lumineuse située à proximité de l'objet diffractant, alors nous avons le cas le plus général de l'approche de Fresnel. Compte tenu de la distance R.' la source lumineuse donne des expressions légèrement différentes pour les rayons de zonerm. Surtout pour la distance R. d'un point axial P d'interférence constructive résulte alors avec un rayon spécifié fixe r l'ouverture circulaire : 1R.m??r1R.'

Cette équation correspond à l'équation cartographique connue de l'optique géométrique1b=1F1g (distance de l'objet g, Distance focale F, Distance de l'image b), où l'expression rm?? reflète la distance focale d'une plaque zonale de Fresnel. En raison de la diffraction (constructive) de la lumière au niveau des zones de Fresnel ouvertes, celle-ci agit comme une lentille, d'où le nom de lentille de Fresnel.

Les lentilles de Fresnel présentent des avantages décisifs par rapport aux lentilles en verre conventionnelles : elles sont plates et nettement plus légères. Ils sont utilisés, par exemple, dans les phares et les grands projecteurs.

Distance focale F une lentille de Fresnel
Pour la distance focale F une lentille de Fresnel avec un rayon r s'applique lors de l'utilisation de la lumière de la longueur d'onde ?? la relation suivante : F=rm??
Explication de l'expérience "L'index transpercé par la lumière"
Le CD dans la vidéo de test avait approximativement la distance focale pour les longueurs d'onde moyennes de la lumière blanche utilisée. Le point lumineux au centre était le point focal résultant des contributions d'états d'ondes lumineuses interférant de manière constructive qui émanaient de toute la surface du CD. Par conséquent, même lorsque le trou dans le CD était couvert, le centre restait brillant, de sorte que le doigt n'était qu'apparemment "percé" par la lumière. Au contraire, ce "en phase" a été mis au point.
Il faut bien entendu noter ici que les rayons de zone d'une lentille de Fresnel, comme on le voit, ne sont pas constants comme les espacements de rainures de piste du CD utilisé.Cependant, il en résulte évidemment un effet résiduel comme une lentille de Fresnel.

Aberration chromatique

A partir de l'équation de la distance focale F Une lentille de Fresnel peut être vue, cela dépend de la longueur d'onde utilisée?? intoxiqué. Les foyers de différentes longueurs d'onde ?? ont des distances différentes de la lentille de Fresnel, ce qui est appelé aberration alschromatique.

Dans la vidéo suivante, nous rencontrons à nouveau un CD (son signe est une lentille de Fresnel, comme nous le savons maintenant) à travers lequel brille une lumière blanche. Si nous modifions maintenant leur distance par rapport à l'écran, plusieurs points focaux de couleurs différentes deviennent visibles au centre les uns après les autres.


Vidéo: Optique ondulatoire - Modèle scalaire de la lumière (Janvier 2022).