Spektroskopia transmisyjna/absorcyjna

1
Spektroskopia transmisyjna/absorcyjna

• ogranicz. zdolnosc rozdzielcza (szerokosc
  instr.)
• ogranicz. czulosc (droga optyczna)

2
Lasery w spektroskopii (klasycznej liniowej)
1. Udoskonalenie klasycznych metod dzieki
kolimacji i monochromatycznosci wiazek laserowych

• monochromatycznosc ? zwieksz. zdolnosci
  rozdz. (??instr ? ??doppler)

2. Inne zalety wiazek laserowych ? nieliniowa
spektroskopia laserowa
3
Laserowa obróbka,
transformacja materialów

• Pole EM zwiazane z promieniowaniem lasera moze
  modyfikowac
• a) str. energetyczna materialów wlasnosci
  fiz-chem.
• b) selektywnie inicjowac reakcje chemiczne

2. Termiczne dzialanie wiazki laserowej na
materialy (musi byc
absorbowana)

1. Fotoablacja rozrywanie wiazan molekularnych
   (dysocjacja, defragmentacja)
   

4. Laser-Plasma Deposition (nanoszenie
materialów za pomoca plazmy laserowej)
(dwie wiazki lasera excymerowego generuja
strumienie plazmowe róznych substancji, które
sie osadzaja na plytce substratu w odpowiednich
proporcjach)
4
Badania rozpraszania swiatla
Rodzaje rozpraszania

1. Rezonansowe swiatlo rezonansowo oddzialuje z
   okreslonym przejsciem w atomach/czasteczkach
   absorpcja/reemisja

? swiatla rozpraszanego ? sw. reemitowanego
mozliwy
pomiar str. widmowej str. energetycznej
rozpraszanie elastyczne ?scatt ?exc
gdy bogatsza str. poziomów bogatsze widma
rozpraszanie Ramana ?scatt ?exc?Di
umozliwia pomiar rozszczepien Di
D1 D2
5
SRS (Stimulated Raman Scattering)
Z laserowym wzbudzeniem - rozpraszanie wymuszone
2. Rozpraszanie nierezonansowe (oscylujacy dipol)

• male czastki (objetosc ? ) rozprasz. Rayleigha
  elastyczne

?
kolor nieba i zachodzacego slonca

• duze czastki rozpraszanie Mie Gustaw Mie

zalezne od rozmiarów czastek, slabiej zalezy od
? - kolor chmur
6
Rola interferencji i dyfrakcji
w rozpraszaniu

• w rozpraszaniu Mie, interferuja przyczynki
  swiatla rozprosz.
• przez rózne czesci czastki i daja zaleznosc od
  rozmiaru czastek

7
w rozpraszaniu na wielu malych czastkach
istotna dyfrakcja na indywidualnych czastkach
Przyklad - badania aerozoli
?
Analiza obrazów dyfr. wazna metoda pomiaru
rozmiarów obiektów i struktur
8
Elastometria
analizator
polaryzator
przezroczysty przedmiot z naprezeniami
obraz naprezen

• defektoskopia
• badanie naprezen, sprawdzanie modeli konstrukcji

9
Koherencja swiatla lasera
? zastos. do interferometrii
laser speckle (cetki laserowe) - wynik
interferencji swiatla rozproszonego
Interferometria plamkowa
? nieniszczaca metoda badania powierzchni
10
Przyklady zastosowan interferometrii laser speckle
wizualizacja uszkodzen i ruchu obiektów i
powierzchni
11
Prazki mory (moire pattern)
mechanizm powstawania interferencja fal
swietlnych
Zastosowania - np. ochrona zabytków
12
Materialy fotoniczne
1. Materialy na standardowe elementy
optyczne (soczewki, pryzmaty, okienka) ?
wazna
transmisja/absorpcja i dyspersja
13
2. Materialy do manipulacji wiazkami swietlnymi
Modulatory swiatla
wymuszona dwójlomnosc efekty magneto-
i
elektro-optyczne
Np. modulatory natezenia (AM) substancja
dwójlomna miedzy skrzyz. polaryzatorami

• gdy poprzeczne pole B
• ef. Voigta (?B2)
• (Cottona-Moutona)

gdy podluzne pole E - ef. Pockelsa (?E)
14
Modulatory czestosci (FM) i fazy
najczesciej elektro-optyczne (EOM) (material
dwójlomny bez polaryzatorów)
Wazne modulatory akusto-optyczne (AOM)
wykorzystujace efekt elastooptyczny (cisnieniowa
modyfikacja n )
Piezoceramiczny nadajnik ultradzwiekowy (PZT)
wytwarza w krysztale fale zageszczen n (o
czestosci ?), na której nastepuje ugiecie wiazki
swietlnej. Ponadto ugieta wiazka ma czestosc
zmieniona o czestosc fali zageszczen ? ? ? ? ?
generator akust. ?
wiazka o czestosci ?
PZT
wiazka ugieta o czestosci ?-? lub ??
?

• modulatory akusto-optyczne umozliwiaja
• szybkie kierowanie wiazki laserowej w zadanym
  kierunku
• modulowanie czestosci wiazki swietlnej ? ? ? ? ?

15
Optyczne materialy nieliniowe
n i ? sa tez nieliniowymi funkcjami natezenia
swiatla
Podstawowe optyczne zjawiska nieliniowe
1. Generacja drugiej harmonicznej
2. Samoogniskowanie i deogniskowanie swiatla
gdy n2gt0, osrodek nieliniowy dziala jak soczewka
skupiajaca, gdy n2lt0, osrodek nieliniowy dziala
jak soczewka rozpraszajaca,
16
Pomiary nieliniowosci optycznej

• metoda Z-scan

n2 gt 0
n2 lt 0
w zaleznosci od znaku n2 , nieliniowa próbka
poddana jest samoogniskowaniu lub
samo-deogniskowaniu i w zaleznosci od swego
polozenia wzgl. ogniska wiazki laserowej,
wywoluje charakterystyczne zmiany rejestrowanego
natezenia swiatla
17
Krysztaly fotoniczne
materialy z periodycznymi niejednorodnosciami
wspólczynnika zalamania charakteryzuja sie
fotoniczna przerwa energetyczna obszarem
zabronionych czestotliwosci fal swietlnych
Krysztaly fotoniczne pozwalaja na propagacje
dozwolonych modów promieniowania z b.
malymi stratami i zmiane kierunku propagacji pod
b. ostrymi katami (co jest niemozliwe w
standardowych swiatlowodach)
18
Swiatlowody fotoniczne

• bardzo male tlumienie,
• bardzo silne nieliniowosci

19
Metamaterialy, left-handed materials
jonosfera Re(n) 0
RHM (right-handed materials) n gt 0
seignetto-magnetyki
LHM n lt 0
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)