Fresnelovy-Arago zákony - Fresnel–Arago laws

The Fresnelovy-Arago zákony jsou tři zákony, které shrnují některé z důležitějších vlastností rušení mezi světlem různých stavů polarizace. Augustin-Jean Fresnel a François Arago, oba objevili zákony, které nesou jejich jméno.

Zákony jsou následující:^[1]

1. Dva ortogonální, koherentní lineárně polarizovaný vlny nemohou zasahovat.
2. Dvě paralelní koherentní lineárně polarizované vlny budou interferovat stejným způsobem jako přirozené světlo.
3. Dva základní ortogonální lineárně polarizované stavy přirozeného světla nemohou interferovat, aby vytvořily snadno pozorovatelný interferenční vzor, ​​i když jsou otočeny do zarovnání (protože jsou nekoherentní).

Dá se to pochopit jasněji, když vezmeme v úvahu dvě vlny dané formou ${ displaystyle mathbf {E_ {1}} ( mathbf {r}, t) = mathbf {E} _ {01} cos ( mathbf {k_ {1} cdot r} - omega t + epsilon _ {1})}$ a ${ displaystyle mathbf {E_ {2}} ( mathbf {r}, t) = mathbf {E} _ {02} cos ( mathbf {k_ {2} cdot r} - omega t + epsilon _ {2})}$, kde tučná značka označuje, že příslušné množství je a vektor ruší. Víme, že intenzita světla jde jako elektrické pole na druhou (ve skutečnosti ${ displaystyle I = epsilon v langle mathbf {E} ^ {2} rangle _ {T}}$, kde lomené závorky označují časový průměr), a tak jen přidáme pole, než je srovnáme. Rozsáhlá algebra ^[2] získá interferenční člen v intenzitě výsledné vlny, jmenovitě: ${ displaystyle I_ {12} = epsilon v mathbf {E_ {01} cdot E_ {02}} cos delta}$, kde ${ displaystyle delta = ( mathbf {k_ {1} cdot r-k_ {2} cdot r} + epsilon _ {1} - epsilon _ {2})}$ představuje fázový rozdíl vyplývající z kombinované délka cesty a počáteční rozdíl fázových úhlů.

Nyní je vidět, že pokud ${ displaystyle mathbf {E_ {01}}}$ je kolmá na ${ displaystyle mathbf {E_ {02}}}$ (jako v případě prvního zákona Fresnel – Arago), ${ displaystyle I_ {12} = 0}$ a nedochází k žádnému rušení. Na druhou stranu, pokud ${ displaystyle mathbf {E_ {01}}}$ je paralelní s ${ displaystyle mathbf {E_ {02}}}$ (jako v případě druhého Fresnelova – Aragoova zákona) vytváří interferenční člen změnu intenzity světla odpovídající ${ displaystyle cos delta}$. Nakonec, pokud je přirozené světlo rozloženo na ortogonální lineární polarizace (jako ve třetím Fresnelově-Aragoově zákoně), jsou tyto stavy nekoherentní, což znamená, že fázový rozdíl ${ displaystyle delta}$ bude kolísat tak rychle a náhodně, že po průměrování času máme ${ displaystyle langle cos delta rangle _ {T} = 0}$, takže znovu ${ displaystyle I_ {12} = 0}$ a nedochází k žádnému rušení (i když ${ displaystyle mathbf {E_ {01}}}$ je otočen tak, aby byl rovnoběžný s ${ displaystyle mathbf {E_ {02}}}$).

Reference

Tento článek týkající se optiky je pahýl. Wikipedii můžete pomoci pomocí rozšiřovat to.