Download
1 / 25
270 likes | 632 Views
1. อันตรกิริยาระหว่างแสงกับสสาร. ธรรมชาติของแสง การกระจายแสง การสะท้อนและการหักเห การกระเจิง. Pioneer.netserv.chula.ac.th~wsomrit. แสงขาว. 700 nm. 600 nm. 500 nm. 400 nm. f= 3.8 x10 14 - 7.7x10 15 Hz l = 400 - 700 nm. แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า. light.
E N D
1. อันตรกิริยาระหว่างแสงกับสสาร • ธรรมชาติของแสง • การกระจายแสง • การสะท้อนและการหักเห • การกระเจิง Pioneer.netserv.chula.ac.th\~wsomrit\
แสงขาว 700 nm 600 nm 500 nm 400 nm f= 3.8 x1014- 7.7x1015 Hz l= 400 - 700 nm แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
light Photo electron Metal surface แสงเป็นอนุภาคไร้มวล Planck’s Quantum Theory (1900) : “Radiant energy may only be absorbed or emitted in discrete amounts: quanta.” photon energyE=hf : h = 6.6260755 x 10-34 J.s In 1905, Einstein applied this quantum theory to explain the photoelectric effect: X-ray in electron Compton effect (1924) Photon momentum p=h/ l Target X-ray out
แสงมีอัตราเร็วสูงมาก • 1667 Galileo: at least 10 times faster than sound • 1675 Ole Roemer: 200,000 Km/sec • 1728 James Bradley: 301,000 Km/s • 1849 Hippolyte Louis Fizeau: 313,300 Km/s fig • 1926 Leon Foucault 299,796 Km/s • Today: 299792.458 km/s ( Vacuum) • มีค่าขึ้นกับตัวกลางที่เดินทางผ่าน C = Co/ n (any medium ) โดยที่ n - refractive index of the medium
Roemer's Experiment flash The first successful measurement of c was made by Olaus Roemer in 1676. He noticed that the time between the eclipses of the moons of Jupiter was less as the distance away from Earth is decreasing than when it is increasing. He correctly surmised that this is due to the varying length of time it takes for light to travel from Jupiter to Earth as the distance changes. He obtained a value equivalent to 214,000 km/s which was very approximate because planetary distances were not accurately known at that time.
L glass lenses source Toothed wheel w mirror Fizeau's Experiment The first measurement of c on Earth was by Armand Fizeau in 1849. He used a beam of light reflected from a mirror 8 km away. The beam passed through the gaps between teeth of a rapidly rotating wheel. The speed of the wheel was increased until the returning light passed through the next gap and could be seen. Then c was calculated to be 315,000 km/s.
Leon Foucault improved the Fizeau's Experimenta year later by using rotating mirrors and got the much more accurate answer of 298,000 km/s. His technique was good enough to confirm that light travels slower in water than in air. Foucault's apparatus Fixed Mirror L เวลาที่แสงใช้เดินทางระหว่างกระจก Rotating Mirror wt S w มุมเบี่ยงลำแสง 2wt screen ระยะเบี่ยงบนฉาก Dx D html
ดัชนีหักเหของแสงในตัวกลางบางชนิดดัชนีหักเหของแสงในตัวกลางบางชนิด
Dense flint glass 1.7 1.6 light flint glass Index of refractive n Crystal quartz 1.5 Borosilicate crown glass Acrylic plastic Vitreous quartz 1.4 200 400 0 600 800 1000 Wavelength l (nm) วัสดุใสส่วนใหญ่จะมี nเพิ่มขึ้นเมื่อ l ลดลง (จากแสงสีแดง สีน้ำเงิน) วัสดุเหล่านี้มีความถี่เรโซแนนซ์อยู่ใน UV แสง f สูงทำให้เกิดการสั่นของไดโพล แรงกว่าแสง fสูง
ดัชนีหักเหและความสัมพันธ์ของแมกซ์เวลล์ดัชนีหักเหและความสัมพันธ์ของแมกซ์เวลล์ m -Mag. Permeability e - Elec. susceptibility (4p x 10-7 T m /A) ( 8.85x-12 F/m) โดยที่ KM = m/m0และ KE = e/e0 สำหรับ nonmagnetic materials KM = m/m0 1 Maxwell’s relation n เป็นค่าที่ขึ้นกับความถี่(สี)ของแสง ->dispersion
- + ------FHM Phase difference Amplitude 1800 w w w0 w0
คิดรวมผลของความเสียดทาน normal dispersion Anomalous dispersion n 1 w01 w02 w03 w
qi qr ni nt qt การสะท้อนและการหักเห แสงเดินทางไปตามแนวเส้นตรงตราบเท่าที่ยังไม่เปลี่ยนแปลงตัวกลาง ถ้าแสงมีการเปลี่ยนทิศทาง ==> มีการเปลี่ยนแปลงตัวกลางเกิดขึ้น กฎของการสะท้อน กฎการหักเหของ snell
fast medium ni < nt nt slow medium slow medium ni > nt qc nt fast medium
qc การสะท้อนกลับหมดภายใน เกิดขึ้นเมื่อ qiสูงกว่า q c 0% 100% 100% qc จะอยู่ในตัวกลางที่มี rสูงกว่า
การกระเจิงแบบ Rayleigh -เป็นการกระเจิงแสงโดยอนุภาคที่มีขนาด << 1/10 ของ l -การกระเจิงแบบยืดหยุ่น -ความเข้มแสงจากการกระเจิงแปรผกผันกับกำลังสี่ 4 ของความยาวคลื่นแสง R - distance to the particle q - scattering angle n - refractive index of the particle d - diameter of the particle I0 - initial intensity แสงสี…...กระเจิงได้ดีที่สุด
-เป็นการกระเจิงแสงโดยอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่ากรณีของ Rayleigh -ความเข้มแสงกระจายไม่สมมาตร (เอนเอียงไปในทิศทางไปข้างหน้า การกระเจิงแบบ Mie - ความเข้มแปรค่าตามความยาวคลื่นเพียงเล็กน้อย ทำให้เห็น แสงอาทิตย์เมื่อผ่านเมฆ-หมอกกระเจิงเป็นสีฝ้าขาว-เทา
การกระเจิงแสงเข้ากับโมเลกุล Direction of light excitation E-field and electron oscillation Emitted intensity pattern No light is emitted along direction of oscillation! Directions of scat- tered light E-field Directions of scat- tered light E-field
การกระเจิงของแสงโพลาไรซ์การกระเจิงของแสงโพลาไรซ์ No light is scattered along the input field direction, i.e. with k parallel to E. Vertically polarized input light Horizontally polarized input light
การกระเจิงของแสงไม่โพลาไรซ์การกระเจิงของแสงไม่โพลาไรซ์ Again, no light is scattered along the input field direction, i.e. with k parallel to Einput.
พระอาทิตย์สีแดงสุก และ ท้องฟ้าสีฟ้า
แสงจากท้องฟ้าจะดูโพลาไรซ์ถ้าดวงอาทิตย์อยู่ด้านข้างแสงจากท้องฟ้าจะดูโพลาไรซ์ถ้าดวงอาทิตย์อยู่ด้านข้าง Right-angle scattering is polarized This polarizer transmits horizontal polarization (of which there is very little). การสะท้อนหลายครั้งทำให้โพลาไรเซชันมีความหลากหลาย ถ้ามีมากครั้งเกินไปเช่นในเมฆจะทำลายความเป็นโพลาไรซ์ Polarizer transmitting vertical polarization
ผ่านปริซึมการหักเหของแสงผ่านปริซึมการหักเหของแสง a n1 d b1 b4 b3 b2 a n2
ที่ d= dmin ==> b1 = b4 ==> b2 = b3
