Photon Crystals bo omogočil pogostost svetlobnega vala. Svetlobni valovi, kako se frekvenca svetlobe spremeni
V sodobnih znanstvenih revijah je redko prebral o »neverjetnih odkritij« in »neverjetnih fizičnih pojavih«, vendar je v takih izrazov, ki opisujejo rezultate poskusov na svetlobnih valov, ki se izvajajo v tehnološkem inštitutu Massachusetts.
Essence, pravzaprav: Eden od pionirjev na področju fotonskih kristalov John Johannopoulos (John Joannopoulos) je našel zelo čudne lastnosti, ki jih kažejo kristali, ko so bili izpostavljeni šoki.
Zahvaljujoč tem lastnostim z žarkom svetlobe, mimo teh kristalov, lahko storite karkoli - na primer, da spremenite frekvenco svetlobnega vala (to je, barva). Stopnja nadzora procesov se približuje 100%, kar je v resnici, so znanstveniki najbolj in neverjetno.
Torej, kaj so fotonski kristali?
To ni preveč uspešno, vendar je prevod izraza fotonski kristali že popolnoma. Izraz je bil uveden v poznih osemdesetih letih, da bi imenoval, tako rekoč, optični analog polprevodnikov.
Profesor John Johnopuelos.
To so umetni kristali, izdelani iz prosojnega dielektrika, v katerih so naročili zračni "luknje", tako da je žarek svetlobe, mimo takšnega kristala, pade v medij z visokim koeficientom odsev, nato nizek.
Zaradi tega se fotonski kristal izkaže, da je približno enake pogoje kot elektron v polprevodniku, in zato se oblikujejo "dovoljene" in "prepovedane" fotonske cone "(fotonična vrzel), tako da kristal blokira svetlobo Z valovno dolžino, ki ustreza prepovedane fotonične cone, medtem ko se bo svetloba z drugimi valovna dolžina prosto razširila.
Prvi fotonski kristal je bil ustanovljen v začetku devetdesetih let zaposlenih Bell Labs Eli Yablonovich (Eli Yablonovitch), ki zdaj dela na Univerzi v Kaliforniji. Ko se je naučil poskusov Johnoopoulosa, je imenoval stopnjo doseženega nadzora nad svetlobnimi valovi "šokantno".
Po izvedbi računalniških simulacij je ekipa Johnoopoulos ugotovila, da je, ko je izpostavljen šok val na kristalu, njegov fizične lastnosti Spreminjamo močno. Na primer, kristal, ki je zamudil rdečo svetlobo in odražal zeleno, je postal nenadoma pregleden za zeleno svetlobo in neprepusten na rdeči del spektra.
Majhen poudarek s šokom valovi je omogočil svetlobo v kristalu Sploh: Svetlobni val se je začel "boriti" med "stisnjenim" in "nestisnjenim" del kristala - pridobljen je bil nekakšen učinek zrcalnega prostora.
Shema procesov, ki se pojavljajo v fotonskem kristalu, ko poteka skozi it Shock Wave.
Ker je udarni val skozi kristal, je svetlobni val izpostavljen premiku Dopplerja vsakič, ko pride v stik z udarnim impulzom.
Če se udarni valova premakne v smeri inverznega gibanja svetlobnega vala, se pogostost svetlobe poveča z vsakim trkom.
Če je šok val gre v isto smer kot svetloba, njena frekvenca pade.
Po 10 tisoč refleksijah, ki se pojavljajo približno 0,1 nanosekund, se pogostost svetlobnega impulza zelo znatno razlikuje, tako da lahko rdeča luč postane modra. Frekvenca lahko celo preseže viden del spektra - v infrardečo ali ultravijolično območje.
Spreminjanje strukture kristala je mogoče doseči popoln nadzor nad tem, kateri frekvence bodo vključene v kristal in kaj naj gredo ven.
Toda praktične poskuse JohnOilosa in njegovih kolegov se bodo začele le, kot je bilo že omenjeno, njihovi rezultati temeljijo na računalniških simulacijah.
Okvir iz videa računalniške simulacije, ki ga vodi Johnopuel in njegovi kolegi.
Trenutno obstajajo pogajanja z Laurence Livermore National Laboratorije (Lawrence Livermore National Laboratorij) o "Real" Eksperimenti: Najprej bodo kristali streljali z naboji, in v prihodnosti, verjetno - zvočni impulzi, ki so manj destruktivni za kristale sami.
Na koncu XVII stoletja se je pojavila dva znanstvena hipoteza o naravi svetlobe - corpuscular. in wave..
Glede na teorijo korporacije, svetloba je tok najmanjših svetlobnih delcev (korpuscles), ki letijo ogromna hitrost. Newton je verjel, da gibanje lahkih korpuscev ima zakone mehanike. Torej, odsev svetlobe je bil razumljen kot analogno odsev elastične krogle iz letala. Okvir svetlobe je bil pojasnjen s spremembo hitrosti delcev, ko se premaknete od enega medija v drugega.
Valovanje teorije, ki se šteje za svetlobo kot valovski proces, podoben mehanskim valovom.
Po modernih idejah ima svetloba dvosmerna narava, t.j. Istočasno je označen s korpuskularnimi in valovnimi lastnostmi. V takih dogodkih, kot so motnje in difrakcija, so lastnosti valov svetlobe na ospredju, v pojavu fotografskega učinka - korpuskular.
Svetloba kot elektromagnetni valovi
Pod svetlobo v optiki elektromagnetni valovi Dovolj ozkega območja. Pogosto, pod svetlobo razumeti ne le vidno svetlobo, ampak tudi v bližini njega široko paleto spektra. Izraz "nevidna svetloba" se je pojavila zgodovinsko - ultravijolična svetloba, infrardeča svetloba, radijski val. Valovne dolžine vidne svetlobe ležijo v območju od 380 do 760 nanometrov.
Ena od značilnosti svetlobe je njena barvaki je določena s pogostnostjo svetlobnega vala. Bela luč je mešanica valov različnih frekvenc. Lahko se razgradi na barvne valove, od katerih je vsaka označena določeno frekvenco. Takšni valovi se imenujejo monokromatski.
Svetloba
Glede na najnovejše meritve, hitrost svetlobe v vakuumu
Meritve hitrosti svetlobe v različnih transparentnih snoveh so pokazale, da je vedno manj kot v vakuumu. Na primer, v vodi se hitrost svetlobe zmanjša za 4/3 krat.
Svetlobni valovi so elektromagnetni valovi, ki vključujejo infrardeči, vidni in ultravijolični del spektra. Dolžina lahkih valov v vakuumu, ki ustreza osnovnim barvam vidnega spektra, so navedene v spodnji tabeli. Valovna dolžina je podana v nanometrih ,.
Tabela
Za lahke valove so enake lastnosti značilne kot za elektromagnetne valove.
1. Svetlobni valovi so prečni.
2. V svetlobnem valu se niha vektor in.
Izkušnje kažejo, da so vse vrste vplivov (fizioloških, fotokemičnih, fotovoltaičnih itd.) Posledica nihanja električnega vektorja. Poklican je light Vector. . Svetlobna valovna enačba ima predogled
Amplituda svetlobe vektorja E. M pogosto označuje pismo A. In namesto enačbe (3.30) se uporablja enačba (3.24).
3. Hitrost svetlobe v vakuumu 
.
Hitrost svetlobnega vala v mediju je določena s formulo (3.29). Toda za pregledne medije (steklo, voda) je torej običajno.
Za lahke valove je predstavljen koncept - absolutni refrakcijski indeks.
Absolutni refrakcijski indeks. imenovan razmerje hitrosti svetlobe v vakuumu do hitrosti svetlobe v tem okolju
Od (3.29), ob upoštevanju dejstva, da za pregledna okolja, lahko napišete enakost.
Za vakuum ε \u003d 1 I. n. \u003d 1. Za vsako fizično okolje n. \u003e 1. Na primer, za vodo n. \u003d 1,33, za steklo. Sreda z velikim lomnim indeksom se imenuje optično bolj gosta. Razmerje absolutnih refraktivnih indeksov se imenuje relativni lomni indeks:
4. Pogostost svetlobnih valov je zelo velika. Na primer, za rdečo svetlobo z valovno dolžino 
.
Pri premikanju svetlobe iz enega medija do druge frekvence svetlobe se ne spremeni, vendar se spremeni sprememba hitrosti in valovne dolžine.
Za vakuumsko -; za okolje -, potem
.
Zato je valovna dolžina svetlobe v mediju enaka razmerju valovne dolžine svetlobe v vakuumu do lomnega indeksa
5. Ker je frekvenca svetlobnih valov zelo velika 
Oko opazovalca ne razlikuje med posameznimi nihanji in zaznava povprečne energetske tokove. To uvaja koncept intenzivnosti.
Intenzivnost imenovan odnos srednja energijaNosilec vala, do obdobja in na območje platforme, pravokotno na smer razmnoževanja vala:
Ker je energija vala sorazmerna z amplitudo kvadrat (glej formulo (3.25)), je intenzivnost sorazmerna s povprečnimi vrednostmi amplitude kvadrata
Značilnost intenzivnosti svetlobe, ki upošteva njeno sposobnost, da povzroči vidne občutke svetlobni tok - F .
6. Varska narava svetlobe se kaže, na primer, v takih dogodkih kot motnje in difrakcijo.
Elektrotinamika in optika. Sprememba fizičnih količin v procesih
Naloga se nanaša na K. osnovna raven težave. Za pravilno izvedbo boste dobili 2 točki.
Rešitev je približno dodeljena 3 -5 minut.
Za izpolnitev naloge 17 v fiziki morate vedeti:
- Elektrotinamika (Sprememba fizičnih količin v procesih)