Розділ 3 оптичні системи запису та зберігання інформації
3.1.1. Хвильові процеси
В найзагальнішій формі хвильовим процесом або просто хвилею називають поширення в просторі збурення деякої фізичної величини. Під збуренням розуміють відхилення цієї величини від її рівноважного значення. Хвилі, в яких частинки коливаються перпендикулярно до напрямку поширення хвилі, називаються поперечними. Хвилі, в яких частинки коливаються вздовж напрямку поширення хвилі, називаються поздовжніми. Геометричне місце точок, до яких доходять коливання в момент часу t, називається фронтом хвилі. Геометричне місце точок, які коливаються в однаковій фазі, називається хвильовою поверхнею. Фронт хвилі весь час переміщується, а хвильові поверхні залишаються нерухомими (хвильових поверхонь існує безліч).
3.1.2. Інтерференція світла
Інтерференція світла – це явище накладання когерентних світлових хвиль, в результаті якого спостерігається послаблення хвилі (інтерференційний мінімум) та посилення (інтерф.максимум).
У випадку максимуму
інтенсивності інтерференційної картини
в оптичній різниці ходу двох когерентних
хвиль вкладається ціле число довжин
хвиль (у вакуумі)
,
тобто
. (3.6)
Мінімум інтерференції спостерігається, коли в оптичній різниці ходу вкладається непарне число півхвиль, тобто
. (3.7)
3.1.3. Дифракція світла
Дифракція світла – це сукупність явищ, які зумовлені хвильовою природою світла і спостерігаються в середовищах з різкими неоднорідностями (наприклад, при проходженні світла через отвори, поблизу границь непрозорих тіл і т.п.). Дифракція, зокрема, приводить до огинання світловими хвилями перешкод і проникання світла в область геометричної тіні. Для спостереження дифракції необхідно, щоб розміри перешкод були співмірні з довжиною хвилі світла.
Проникнення світла в область геометричної тіні пояснює принцип Гюйгенса: кожна точка фронту хвилі є джерелом вторинної сферичної хвилі; положення фронту хвилі в наступний момент визначається огинаючою фронтів усіх вторинних хвиль.
3.1.4. Поляризація світла
Світло, в якому напрямки коливань якимось чином впорядковані, називається поляризованим.
Якщо коливання світлового вектора відбувається в одній площині, світло називають плоско (або лінійно) поляризованим. Площину, перпендикулярну до площини коливань, називають площиною поляризації. Якщо кінець світлового вектора описує еліпс, то світло називається еліптично-поляризованим.
3.1.5. Лазер і принцип його роботи
Лазер (оптичний квантовий генератор, англ.: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)) – підсилення світла за допомогою вимушеного випромінювання) - це джерело оптичного когерентного випромінювання, що характеризується високою спрямованістю і великою густиною енергії.
Основний фізичний процес, що визначає дію лазера, – це вимушене випромінювання електромагнітної хвилі. Воно відбувається при взаємодії фотона із збудженим атомом при точному збігу енергії фотона з енергією збудження атома (або молекули). В результаті цієї взаємодії атом переходить в незбуджений (основний) стан, а надлишок енергії випромінюється у вигляді нового фотона з точно такою ж енергією, напрямом поширення і поляризацією, як і в первинного фотона.
Головний елемент лазера – активне середовище, для утворення якого використовують дію світла не лазерних джерел – електричний розряд в газах, хімічні реакції, бомбардування електричним пучком та інші методи, які називаються „накачкою”. Активне середовище знаходиться між двома паралельними дзеркалами (рис. 3.4).
М
Рис. 3.4. Оптичний
квантовий генератор (лазер).