Фотоните кристали ще позволят честотата на светлинната вълна. Светлинни вълни Как се променят честотата на светлината
В съвременните научни списания е рядкост да се чете за "невероятните открития" и "невероятни физически явления", но е в такива изрази, които описват резултатите от експериментите върху леки вълни, провеждани в Института по технология Massachusetts.
Същността всъщност, както следва: един от пионерите в областта на фотонните кристали Джон Йоханопулос (John Joannopoulos) намери много странни свойства, проявени с кристали, когато са изложени на ударната вълна.
Благодарение на тези свойства с лъч светлина, минаваше през тези кристали, можете да правите каквото - например, за да промените честотата на светлинната вълна (т.е. цвят). Степента на контрол на процеса се приближава до 100%, която всъщност учените са най-много и невероятни.
И така, какви са фотоните кристали?
Това не е твърде успешно, но преводът на термина фактов кристали вече е напълно. Терминът беше въведен в края на 80-те години, за да се определи, така да се каже, оптичният аналог на полупроводниците.
Професор Джон Джоупелос.
Това са изкуствени кристали, направени от полупрозрачен диелектрик, в който са създадени въздух "дупки", така че лъчът светлина, преминаващ през такъв кристал, той попада в средата с висок коефициент на отразяване, след това нисък.
Поради това, фотонният кристал се оказва около същите условия като електрона в полупроводника и съответно "разрешени" и "забранени" зони "(Photonic Gap) се образуват, така че кристал блокира светлина с дължина на вълната, съответстваща на забранената фотонова зона, докато светлината с други дължини на вълните ще се разпространи свободно.
Първият кристал на Фотон е създаден в началото на 90-те години от страна на служители Bell Labs Eli Yablonovich (Eli Yablonovich), който сега работи в Калифорнийския университет. След като научил за експериментите на Johnopoulos, той нарече степента на постигнатия контрол върху светлините "Шокиращи".
След провеждане на компютърни симулации, екипът на Johnopoulos установи, че когато е изложен на ударна вълна на кристал, неговата физически свойства Промяна рязко. Например, кристал, който е пропуснал червената светлина и отразява зелен, стана внезапно прозрачен за зелена светлина и непроницаема до червената част на спектъра.
Малък фокус с ударни вълни позволи светлината вътре в кристала изобщо: светлата вълна започва да се "се бори" между "компресираната" и "некомпресирана" част от кристала - получена е вид ефект на огледалната стая.
Схемата на процесите, настъпила в фотон кристал, когато минава през него шокова вълна.
Тъй като ударната вълна преминава през кристала, леката вълна се подлага на изместване на доплера всеки път, когато в контакт с ударен импулс.
Ако ударната вълна се движи по посока на обратното движение на светлинната вълна, честотата на светлината става по-висока с всеки сблъсък.
Ако ударната вълна върви в същата посока като светлината, честотата му пада.
След 10 хиляди отражения, които се срещат приблизително 0,1 наносекунди, честотата на светлинния импулс варира много значително, така че червената светлина може да стане синя. Честотата може дори да надхвърли видимата част на спектъра - в инфрачервена или ултравиолетова площ.
Промяната на структурата на кристала може да бъде постигната пълен контрол върху кои честоти ще бъдат включени в кристала и какво да излизат.
Но практическите опити на Джоноилос и неговите колеги ще започнат - само за, както вече споменахме, техните резултати се основават на компютърни симулации.
Рамка от видеото на компютърната симулация, проведена от Johnopuel и неговите колеги.
Понастоящем има преговори с Laurence Larmore Националната лаборатория (Lawrence Livermore национална лаборатория) за "реални" експерименти: първо кристалите ще бъдат застреляни с куршуми, а в бъдеще вероятно - звукови импулси, които са по-малко разрушителни за самите кристали.
В края на XVII век възникват две научни хипотези за природата на светлината - корпускуларен и вълна.
Според корпускуларната теория светлината е потокът от най-малките леки частици (корпускуси), които летят от огромна скорост. Нютон смята, че движението на леки корпускуси се подчинява на законите на механиката. Така че отражението на светлината се разбира като аналогично на отражението на еластичната топка от равнината. Пречупването на светлината е обяснено чрез промяна на скоростта на частиците при преместване от една среда към друга.
Вълната теорията се смята за светлина като вълнообразен процес, подобен на механичните вълни.
Според съвременните идеи, светлината има двупосочна природа, т.е. Едновременно се характеризира с корпускуларни и вълни. В такива събития като интерференция и дифракция, вълновите свойства на светлината са на преден план, а в явлението на фотоапаратора - корпускулар.
Светлина като електромагнитни вълни
Под светлината в оптиката разбират електромагнитни вълни Достатъчно тесен диапазон. Често под светлината разбират не само видимата светлина, но и в непосредствена близост до него широк спектър. Терминът "невидима светлина" се появява исторически - ултравиолетова светлина, инфрачервена светлина, радио вълна. Дължината на вълните на видимата светлина лежат в диапазона от 380 до 760 нанометра.
Една от характеристиките на светлината е нейната цвяткоето се определя от честотата на светлинната вълна. Бялата светлина е смес от вълни с различни честоти. Тя може да бъде разложена върху цветни вълни, всеки от които се характеризира определена честота. Такива вълни се наричат монохроматичен.
Светлинна скорост
Според най-новите измервания, скоростта на светлината във вакуум
Измерванията на светлинната скорост при различни прозрачни вещества показват, че тя винаги е по-малка от вакуум. Например във вода скоростта на светлината се намалява с 4/3 пъти.
Леки вълни са електромагнитни вълни, които включват инфрачервена, видима и ултравиолетова част на спектъра. Дължините на светлинните вълни под вакуум, съответстващи на основните цветове на видимия спектър, са изброени в таблицата по-долу. Дължината на вълната е дадена в нанометри.
Таблица
За леки вълни, същите свойства са характерни като за електромагнитни вълни.
1. Леки вълни са напречни.
2. В светлинната вълна варират вектора и.
Опитът показва, че всички видове влияния (физиологични, фотохимични, фотоволтаични и др.) Са причинени от колебания на електрически вектор. Той се нарича светлина вектор . Светлинното уравнение на вълната има преглед
Амплитуда на лек вектор Д. M често означават писмото А. И вместо уравнение (3.30) се използва уравнение (3.24).
3. Скоростта на светлината във вакуум 
.
Скоростта на светлинната вълна в средата се определя с формула (3.29). Но за прозрачни носители (стъкло, вода) обикновено е, следователно.
За леки вълни се въвежда концепцията - абсолютен рефракционен индекс.
Абсолютен рефракционен индекс наречена съотношение на скоростта на светлината във вакуум до скоростта на светлината в тази среда
От (3.29), като се вземат предвид факта, че за прозрачни среди можете да пишете равенство.
За вакуум ε \u003d 1 I. н. \u003d 1. За всяка физическа среда н. \u003e 1. Например, за вода н. \u003d 1.33, за стъкло. Сряда с голям индекс на пречупване се нарича оптически по-плътна. Нарича се съотношението на абсолютните индекси на пречупване относителен индекс на пречупване:
4. Честотата на светлинните вълни е много голяма. Например, за червена светлина с дължина на вълната 
.
Когато движите светлина от една среда към друга честота на светлината, тя не се променя, но промените в промяната на скоростта и дължината на вълната.
За вакуум -; За околната среда - тогава
.
Следователно дължината на вълната на светлината в средата е равна на съотношението на дължината на вълната на светлината във вакуум към индекса на пречупване
5. Тъй като честотата на светлинните вълни е много голяма 
Окото на наблюдателя не прави разлика между отделните колебания и възприема средните енергийни потоци. Това въвежда концепцията за интензивност.
Интензивност наречена връзка средна енергияНосенето на вълна, с определен период от време и до зоната на платформата, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната:
Тъй като енергията на вълната е пропорционална на амплитудата (виж формула (3.25)), интензивността е пропорционална на средните стойности на амплитудния квадрат
Характеристика на интензивността на светлината, която взема предвид способността му да предизвика визуални усещания е light Stream - F .
6. Вълната природа на светлината се проявява, например, в такива събития като смущения и дифракция.
Електродинамика и оптика. Промяна на физическите величини в процесите
Задачата се отнася до К. начално ниво трудности. За правилното изпълнение ще получите 2 точки.
Разтворът е приблизително разпределен 3 -5 минути.
За да изпълните задачата 17 във физиката, трябва да знаете:
- Електродинамика (промяна във физическите величини в процесите)