• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

„Difraktsioonivaba“ valgusimpulsi moodustumine ringjal difraktsioonivõrel

16.04.2012 by Aile Tamm Leave a Comment

Difraktsiooninähtusi, ehk valguse lainelisest iseloomust põhjustatud efekte, on tavaks uurida pidevas valgusväljas, st. valgusallikaga, mis kiirgab väga kitsas lainepikkuste vahemikus (tüüpiliselt alla 1 nm), sest sel juhul on difraktsioonipilt selge ja teravalt nähtavate heledus-tumedusribadega. Üheks huvitavaimaks ja kasulikke rakendusi leidnud difraktsiooninähtuseks on möödunud sajandi lõpus avastatud nn Bessel kimbud. Besseli valguskimbu levides säilib tema keskel olev laserikiirest palju peenem maksimum ning seda ümbritsevad heledusrõngad teravaina paljude meetrite ulatuses – justnagu difraktsioonilist laialivalgumist  polekski.

Üks paremaid viise sellist “difraktsioonivaba” valguskiirtekimpu saada on paigutada laserikiirde ringsümmeetriline difraktsioonivõre. Kui võre moodustavad kontsentrilised kindla sügavusega ringvaod klaasplaadil, siis on tegemist nn faasivõrega, kus ei toimu valguse kadu neeldumise läbi.

Joonise 1. Suurendatud pilt binaarset faasi tekitavas ringsümmeetrilisest difraktsioonivõrest. Pildil nähtavad ringid on vaheldumisi erineval tasandil, 940 nanomeetrise kõrguste vahega.

Kitsa spektraalse koostisega valgustuse puhul on aga nähtav valgusväli vaid difraktsioonprotsessi n.-ö. valmis tulemus. Difraktsiooni käigu filmilindina lahtimängimiseks oleks tarvis valgustus- ja katsetingimustega minna teise äärmusse — kasutada impulssvalgustust ja valgusvälja ajalise lahutusega registreerimist. Seni ei oldud seda praktiliselt tehtud vajalikule katseseadmele esitatavate keeruliste tingimuste tõttu.

Esiteks, valgusimpulss peab olema sedavõrd lühike, et vaatamata tema liikumiskiirusele 300 tuhat km sekundis (valguse kiirusel), oleks impulsil levisuunalist n.-ö. paksust vähem kui seebimullikilel. Teiseks, ka valgusvälja registreerimine peab (lisaks mikromeetrilisele (10-6 m) ruumilisele lahutusele) toimuma impulsi kestusele vastava ajalise lahutusega femtosekundi (10-15 s) suurusjärgus. Olgu näitlikustamiseks märgitud, et femtosekund on sekundist umbes samapalju lühem, kui seebimullikile paksus Maa ja Kuu vahekaugusest.

Käesoleval juhul on mõõdetavaks optiliseks elemendiks ringsümmeetrilised difraktsioonivõred (vt. Joonis 1.), mida oleme uurinud SEA TADPOLE meetodiga [allikas]. Sellised võred tekitavad impulssvalgustuse režiimis mittedifrageeruva lainevälja. Joonisel 2. võib näha ringvõrede taga tekkivat difraktsioonipildi läbilõiget ning märgata difraktsiooni järkudest tekkinud interfereeruvaid impulsse. Mida kõrgem järk (sisuliselt nurk, mille all valgus pärast ringvõret levib), seda aeglasem sellest tekkiva impulsi levikukiirus ning tihedam ristsuunaline modulatsioon (heledad ja tumedad alad). Ringvõre kastiprofiilist tingituna tekivad võre taha vaid paaritud järgud, mida kinnitab kvalitatiivselt ka modulatsioonimustri tiheduse võrdlus erinevate järkude vahel. Mõõtetulemuste valideerimiseks kirjutatud simulatsioonide jaoks kasutati Tartu Ülikooli teadusarvutuste keskuse arvutusresurssi. Mõõtmised viidi läbi Atlantas koostöös Rick Trebino uurimisrühmaga.

Joonise 2. Ringsümmeetriliste binaarset faasi tekitavate difraktsioonivõrede taga tekkiv väli |E(x,y=0,z,t)| , impulssvalgustuse korral. Üleval mõõtetulemus, all simulatsioon.

Allikas:

M. Lõhmus, P. Bowlan, P. Piksarv, H. Valtna-Lukner, R. Trebino,  P. Saari. “Diffraction of ultrashort optical pulses from circularly symmetric binary phase gratings”. Optics Letters, Vol. 37, Issue 7, pp. 1238-1240 (2012),  http://www.opticsinfobase.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-37-7-1238

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Aasta 2014. toob maanteele laservalguse, kandjaks BMW i8
  2. Ameerika mereväe uus laserrelv
  3. Uue põlvkonna osakestekiirendi idee
  4. Tekitati rekordiliselt lühike 67 atosekundit pikk laserimpulss
  5. Valmistati üliõhuke lapik aberratsioonivaba lääts
  6. Akustiliste mõõtmistehnika uus põlvkond
  7. Efektiivsemad LED pirnid
  8. Miniatuurne resonaator lubab optilistele analüüsmeetoditele uut hoogu
  9. Võimas valgus tunneli lõpus
  10. Teadlased muutsid üksiku footoni suurust ja värvi

Filed Under: Eesti teadusuudised, Eestist endast, Tartu Ülikool, Teadusuudised Tagged With: Saagu valgus

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in