Apa itu Lintasan optik dan fase? — Fisika

Definisi 18.2 Fisika Universitas — Tahun 2 · Bab 18 — Model Skalar Cahaya

Dalam medium berindeks $n$ gelombangnya berjalan dengan $c/n$ dan panjang gelombangnya adalah $\lambda_0/n$ . Lintasan optik sepanjang sebuah kurva dari $A$ ke $B$ adalah

(AB) = \int_A^Bn\,\dd s ,

dan fase yang dihimpun sebuah gelombang monokromatik yang berjalan sepanjang sebuah sinar dari $A$ ke $B$ adalah

\varphi(B) - \varphi(A) = \frac{2\pi}{\lambda_0}\,(AB) = \omega\,\tau_{AB} ,

dengan $\tau_{AB}$ yaitu waktu tempuhnya. Muka gelombang adalah permukaan berfase sama; dalam medium isotropik sinar optika geometri tegak lurus muka gelombangnya (teorema Malus–Dupin), dan lintasan optik antara dua muka gelombang sama sepanjang setiap sinarnya.

Kiri: sebuah lensa tipis mengubah muka gelombang bidang menjadi bola yang memusat pada fokusnya — semua lintasan optik ke F' sama. Kanan: di dalam kaca panjang gelombangnya menyusut menjadi _0/n dan fasenya maju lebih cepat: lintasan optiknya mencacah panjang geometrinya n kali. — Kiri: sebuah lensa tipis mengubah muka gelombang bidang menjadi bola yang memusat pada fokusnya — semua lintasan optik ke $F'$ sama. Kanan: di dalam kaca panjang gelombangnya menyusut menjadi $\lambda_0/n$ dan fasenya maju lebih cepat: lintasan optiknya mencacah panjang geometrinya $n$ kali.

Contoh

Contoh 18.3 (Stigmatisme; lensa sebagai keping fase)

Sebuah sumber titik $A$ yang dicitrakan sebuah instrumen sempurna (stigmatik) di $A'$ : semua sinar dari $A$ ke $A'$ mempunyai lintasan optik yang sama — gelombang yang tiba sepanjang setiap sinarnya sefase di $A'$ , itulah sebabnya mereka menumpuk menjadi sebuah titik terang di sana. Bagi lensa tipis berjarak fokus $f$ ini merupakan pernyataan tentang fase: sebuah gelombang bidang yang tiba sepanjang sumbunya harus pergi sebagai gelombang bola yang memusat ke fokusnya $F'$ ; karena sebuah gelombang bola yang berpusat pada jarak $f$ mempunyai, pada jarak $r$ dari sumbunya, fase $2\pi r^2/2\lambda f$ mendahului nilai sesumbunya (hampiran paraksial, $\sqrt{f^2 + r^2} \approx f + r^2/2f$ ), lensanya harus menunda gelombangnya sebesar $\varphi_L(r) = -\pi r^2/\lambda f$ : ia lebih tebal di tengahnya tepat sebesar yang membuat semua lintasan optik ke $F'$ sama. Sebuah lensa adalah keping fase; sebuah hologram atau paparan kristal cair yang memaksakan peta fase yang sama adalah sebuah lensa.

Baca dalam konteks →

Contoh

Istilah terkait