Οπτική Φυσική (Ε)

Στο πείραμα αυτό θα προσδιορίσουμε το μήκος κύματος φωτεινής πηγής καθώς και την ακτίνα επιπεδόκυρτου φακού, χρησιμοποιώντας τη διάταξη παραγωγής δακτυλίων του Νεύτωνα.

Στόχοι Ενότητας

Στο πείραμα αυτό θα χρησιμοποιήσουμε τη διάταξη δακτυλίων του Νεύτωνα για να   παρατηρήσουμε τους κροσσούς (από εκπεμπόμενο φως) που δημιουργούνται από τη συμβολή μονοχρωματικού φωτός σε λεπτό στρώμα αέρα που διαμορφώνεται μεταξύ επιπεδόκυρτου φακού και επίπεδης γυάλινης πλάκας και στη συνέχεια θα προσδιορίσουμε το μήκος κύματος μονοχρωματικής πηγής, καθώς και την ακτίνα καμπυλότητας του φακού.

Λέξεις Κλειδιά

Δακτύλιοι Νεύτωνα, ενισχυτική συμβολή, αποσβεστική συμβολή, κροσσοί συμβολής, ζώνες Fizeau

Μελέτη λειτουργίας και εφαρμογών ηλεκτροοπτικών διατάξεων. Οι διατάξεις αυτές χρησιμοποιούνται στα Lasers ως διακόπτες Q (Q switches), ως διαμορφωτές φάσης και έντασης, ως εκτροπείς της δέσμης κ.λπ. Η λειτουργία τους βασίζεται στο ηλεκτροοπτικό φαινόμενο που αναφέρεται στις μεταβολές του δείκτη διάθλασης ενός υλικού και προκαλείται από την εφαρμογή εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου.

Στόχοι Ενότητας

Στην άσκηση αυτή θα δούμε την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου στις οπτικές ιδιότητες των υλικών, μέσα από τη μελέτη του ηλεκτρο-οπτικού φαινομένου. Θα γνωρίσουμε τη λειτουργία των ηλεκτρο-οπτικών διατάξεων και πιο συγκεκριμένα του κυττάρου Kerr και θα πραγματοποιήσουμε ένα ηλεκτρο-οπτικό διαμορφωτή έντασης της δέσμης ενός Laser He-Ne.

 Λέξεις Κλειδιά

Φαινόμενο Kerr, κρύσταλλος PLZT, διακόπτης Q

Θεωρία και πείραμα για την μέτρηση της ταχύτητας φωτός.

Στόχοι Ενότητας

Στην άσκηση αυτή θα προσδιορίσουμε την ταχύτητα ορατού φωτός (ερυθρό) στον αέρα και σε διαφανές υλικό και θα υπολογίσουμε το δείκτη διάθλασης του υλικού.

Λέξεις Κλειδιά

Ηλεκτρομαγνητικό κύμα, διηλεκτρικό υλικό, μέθοδος Lissajous

Θεωρία για το συμβολόμετρο Fabry-Perot, αρχή λειτουργίας, χαρακτηριστικοί παράμετροι, παράδειγμα εφαρμογής

Στόχοι Ενότητας

Ο σκοπός της άσκησης είναι να γνωρίσουμε τα δομικά χαρακτηριστικά, τον τρόπο λειτουργίας και τις χαρακτηριστικές παραμέτρους ενός συμβολόμετρου F-P. Παράλληλα θα μελετήσουμε το φάσμα εκπομπής ενός Laser αερίου (He-Ne), υπολογίζοντας το εύρος της φασματικής γραμμής (εξ αιτίας του φαινομένου Doppler), τον διατροπικό διαχωρισμό (απόσταση μεταξύ δυο διαδοχικών τρόπων) και το πλήθος των τρόπων.

Λέξεις Κλειδιά

συμβολόμετρο Fabry-Perot, συμβολή πολλαπλών ακτινών, ελεύθερη φασματική περιοχή (FSR), ελάχιστο φασματικό εύρος (FWHM), λεπτότητα F, φασματική διακριτική ικανότητα (RP), φάσμα εξόδου laser αερίου

Θεωρία για το συμβολόμετρο Michelson, διάταξη, αρχή λειτουργίας, πείραμα

Στόχοι Ενότητας

Σ’ αυτή την άσκηση θα συναρμολογήσουμε ένα συμβολόμετρο Michelson, θα εξετάσουμε τους κροσσούς συμβολής που δημιουργούνται από σημειακή φωτεινή πηγή και θα προσδιορίσουμε με ακρίβεια το μήκος κύματος ενός Laser He-Ne.

Λέξεις Κλειδιά

συμβολόμετρο Michelson, πείραμα Michelson Morley

Περιγραφή φωτοηλεκτρικού φαινομένου με χρήση φωτοεκπεμπουσών διόδων (LEDS), κβαντική ερμηνεία και πείραμα

Στόχοι Ενότητας

Στο πείραμα αυτό θα δούμε τη λειτουργία των LEDS, όπως προσδιορίζεται από το εσωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και θα υπολογίσουμε τη σταθερά h του Plank.

Λέξεις Κλειδιά

Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, φωτοηλεκτρική εξίσωση Einstein

Θεωρία Fourier, συμβολή κυμάτων, περίθλαση φωτός, αντίστροφος μετασχηματισμός Fourier, πείραμα

Στόχοι Ενότητας

Στο πείραμα αυτό θα διαμορφώσουμε ένα σύστημα φακών που θα μας επιτρέψει την απεικόνιση του φάσματος Fourier διαφόρων αντικειμένων μιας και δυο διαστάσεων και θα χρησιμοποιήσουμε μια σειρά από οπτικά φίλτρα για την τροποποίηση αυτού του φάσματος. Θα φιλτράρουμε δηλαδή επιλεκτικά το φάσμα των χωρικών συχνοτήτων της αρχικής μας εικόνας, μεταβάλλοντας έτσι τα χαρακτηριστικά της.

Λέξεις Κλειδιά

οπτική Fourier, περίθλαση φωτός, περίθλαση Fraunhofer

Aρχή των Huygens – Fresnel, συμβολή κυμάτων, πείραμα διπλής σχισμής

Στόχοι Ενότητας

Στα πλαίσια αυτού του πειράματος θα μελετήσουμε το φαινόμενο της συμβολής κυμάτων και ειδικότερα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, θα ανιχνεύσουμε την κυματική φύση του φωτός και μέσω της πειραματικής διάταξης διπλής σχισμής (πείραμα του Young) θα δούμε πως διαμορφώνεται η κατανομή της έντασης της οπτικής ακτινοβολίας κατά μήκος των κροσσών που δημιουργούνται από τη συμβολή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Λέξεις Κλειδιά

αρχή των Huygens – Fresnel

Η ανακάλυψη του Laser – Βασικές έννοιες.

Γιατί το ενδιαφέρον για τα Lasers;

Μοναδικές ιδιότητες των Lasers.

Από που πηγάζουν αυτές οι ιδιότητες;

Λειτουργία ενός απλού Laser.

Τύποι Laser.

Στόχοι Ενότητας

Κατανόηση των βασικών στοιχείων για τα laser

Λέξεις Κλειδιά

Laser, χρονική συμφωνία, άπειρη συμφωνία, χωρική συμφωνία

Γενικές ιδιότητες, απορρόφηση και εκπομπή ακτινοβολίας, βασικές αρχές λειτουργίας, χωρικά χαρακτηριστικά δέσμης laser,

Στόχοι Ενότητας

Ο σκοπός της άσκησης αυτής είναι η μελέτη βασικών χωρικών χαρακτηριστικών της δέσμης Laser He-Ne, όπως για παράδειγμα η κατευθυντικότητά της, καθώς και η σύγκρισή της με συμβατικές πηγές φωτός.

Λέξεις Κλειδιά

Laser, κατευθυντικότητα, φασματική καθαρότητα, χρονική συμφωνία, χωρική συμφωνία, απορρόφηση, αυθόρμητη εκπομπή, εξαναγκασμένη εκπομπή, απόκλιση δέσμης

Συμβολή του φωτός laser απο φράγμα ανάκλασης, μέτρηση του μήκους κύματος του laser He-Ne,  συμβολή κυμάτων, ενισχυτική και αποσβεστική συμβολή, συμβολή του φωτός, πείραμα Young, συμβολή με διαίρεση του μετώπου κύματος, συμβολή από οπτικό φράγμα

Στόχοι Ενότητας

Σκοπός της άσκησης αυτής είναι η μελέτη του φαινομένου της συμβολής συμφώνου φωτός και ιδιαίτερα της συμβολής που προκύπτει από φράγμα ανάκλασης, καθώς επίσης και η ανάπτυξης μιας πολύ απλής μεθόδου για τον υπολογισμό του μήκους κύματος της ακτινοβολίας Laser.

Λέξεις Κλειδιά

ενισχυτική και αποσβεστική συμβολή, φράγμα ανάκλασης, laser He-Ne, πείραμα Young

Συμβολή και περίθλαση φωτός laser μέσω διάφανων υλικών,  μέτρηση σταθεράς λεπτού πλέγματος και της ακτίνας μικρών κόκκων, περίθλαση μέσω σχισμής, περίθλαση μέσω οπής, διασταύρωση δύο φραγμάτων,

Στόχοι Ενότητας

ο σπουδαστής είναι σε θέση να κατανοήσει τα αποτελέσματα της συμβολής και της περίθλασης, όταν το φως Laser πέσει σε στρώμα πολύ λεπτών κόκκων ή σε διαφανές φράγμα του οποίου οι αποστάσεις μεταξύ των σχισμών καθώς και το εύρος αυτών είναι πολύ μεγαλύτερο από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας (περίπτωση με πρακτικές εφαρμογές).

Λέξεις Κλειδιά

περίθλαση Fraunhofer, περίθλαση Fresnel, αρχή των Huygens – Fresnel, δακτύλιοι του Airy

Στην άσκηση αυτή θα μελετήσουμε το φάσμα εκπομπής του υδραργύρου και θα προσδιορίσουμε τα μήκη κύματος των φασματικών του γραμμών με τη βοήθεια ενός απλού φασματοσκοπίου που φέρει φράγμα περίθλασης.

Στόχοι Ενότητας

Ο σπουδαστής θα κατανοήσει  το φάσμα εκπομπής του υδραργύρου και θα προσδιορίσουμε τα μήκη κύματος των φασματικών του γραμμών με τη βοήθεια ενός απλού φασματοσκοπίου που φέρει φράγμα περίθλασης.

Λέξεις Κλειδιά

αρχή του Huygens, φράγμα περίθλασης, άμεσο είδωλο ή κροσσός μηδενικής τάξης, κροσσός δεύτερης τάξης, φάσμα εκπομπής, συνεχές φάσμα, γραμμικό φάσμα, φασματοσκόπιο.