2.16. Оптикалық сәулеленудің параметрлері

Оптикалық сәулеленудің параметрлері және де олардың анықтамалары, есептелетін формулалары, өлшем бірліктері және белгіленулері 2.4-кестеде берілген.

Оптикалық иапазондағы сәулелену толқындық, корпускулярлық категориялармен, параметрлермен және фотондар ағыны түрінде берілуі мүмкін. Әрбір фотонның энергиясы мына қатынаспен анықталады:

Бұл жердегі һ – Планк тұрақтысы, h = 4,13*10–15 эВ*с; с – вакуумдағы жарық жылдамдығы, ол с с= 3*108 м/с; n – оптикалық ортаның сыну көрсеткіші, v , λ – тербелістер жиілігі (Гц) және толқын ұзындығы (м).

2.4-кесте:

Бірлік уақытта бірлік аудан арқылы Nф фотондар өтсін делік. Онда Ф сәулелену ағыны былайша анықталады:

бұл жердегі S – аудан.

Берілген Nф-тегі сәулелену ағыны үлкен болған сайын, сәулеленудің толқын ұзындығы қысқа бола береді. Сәулеленудің энергетикалық параметрлері арқылы фотондардың санын шығаруға болады:

Бұл жердегі өлшем бірліктер

I I I БӨЛІМ

Оптикалық толқынжүргізгіштер (волноводы)

3.1.Сынудың абсолютті көрсеткіші

Сынудың абсолютті көрсеткіші (АПП) электромагниттік толқынның таралу ортасындағы негізгі сипаттамалардың бірі болып табылады және мына түрде болуы мүмкін:

\

λ0 – вакуумдағы толқын ұзындығы, λ – диэлектриктегі толқын ұзындығы, ε және μ — диэлектриктің қатысты диэлектрикті және магниттік енуі.

АПП-ның ерекшелігі оның толқын ұзындығынан тәуелділігі болып табылады. Стеклоталшықты жасау үшін қолданылатын қоспасыз кремнийдің екілік окисі үшін (SiO2) айтылған тәуелділік 3.1-суреттегідей болады:

3.2. Жарықтың сыну және шағылу заңдары

3.2.1.Жалпы мәліметтер

Жарықтың сыну және шағылу заңдарын түсіну үшін минимум қажетті анықтамалады енгізейік.

n1 және n2 АПП-сы бар 3.2-суретке сәйкес АВ екі ортаның шекарасына толқынның түсу бұрышы φ1 деп аталады, яғни АВ шекарасындағы 1-түсу сәулесі мен N1 нормаль арасы.

3.2-сурет. Жарықтың сынуы мен шағылысуы

Шағылысу бұрышы φ3 – N1 нормаль мен 3-сәуле аралығы болып табылады. Сыну бұрышы φ2 – N2 нормальі мен сынған 2-сәуле аралығы.

Жарықтың шағылысу мен сыну заңдары мынаған негізделген.

n1 және n2 АПП-сы бар электромагниттік толқын шекараға түскен кезде түсетін, сынатын және шағылысатын сәулелер бір жазықтықа N1,2 нормальдарымен орналасады. Олар О нүктесі арқылы өтеді, ол 3.2-суретте көрсетілген.

Түсетін, сынатын және шағылысатын толқындардың жиіліктері бірдей болады. Түсу бұрышы шағылысу бұрышына тең болады. Түсу бұрышы сыну бұрышымен мына қатынас арқылы баланысқан:

3.2.2. Жарықтың екі орта шекарасынан толық ішкі шағылысу шарты

Сыну заңына сәйкес (3.2-формула), 3.2-суретте көрсетіргендей 1 және 2 сәулелерін керілейміз, сондықтан да 3.2-сурет 3.3-суретке сәйкес келеді.

3.3-сурет. Толық ішкі шағылысу шартының анықтамасы

3.3а суретіне сәйкес, n2 > n1, ал 3.2-формулада sinφ2 << sinφ1, φ2 < φ1.

3.3б суретте көрсетілгендей φ2 түсу бұрышын 1-сәуле АВ шекарасына сырғып кететіндейдей үлкейту керек. Бұл жағдайда сыну бұрышы φ1=90 градусқа тең болады. Осы кезде φ2 бұрышын жарықтық сәуленің шекті түсу бұрышы деп атайды да, φпр деп белгілейміз. Егер 3.3в суреттегідей φ2>> φпр болса, онда 1-сәулеге сәйкес келетін толқын тез сөнеді және тек шағылысқан толқын ғана қалады, ол 3-сәулеге сәйкес (3.3б).

Мұндай құбылысты АВ шекарасынан жарықтың толық ішкі шағылысуы(ПВО) деп атайды (3.3в). Айтылғандардан ПВО екі теңсіздікпен сипатталатыны анық:

Қорытындылай келе, ПВО жарықтың таралуы диэлектрлік толқынжүргізгіштер арқылы ең негізгі қажетті шарты болып табылады.