27982

بررسي انتشار باريكه‌هاي غيرپراشي

كارشناسي ارشد

فيزيك- اپتيك و ليزر

1398

1401/11/26

مهدي شايگان منش

فيزيك

طبيعت موجي يا ذره اي بودن نور بسيار شگفت انگيز است. بسياري از پديده هايي كه در زندگي روزمره با آن مواجه مي شويم حاكي از آن است كه نور جرياني از ذره است و به صورت مستقيم انتشار مي يابد. با اين حال تعدادي از آزمايش ها در اپتيك قانون انتشار در مسير مستقيم را نقض مي كنند. اين پديده ها در صورتي تاييد مي شوند كه ما نور را به صورت موج در نظر بگيريم. يكي از تاريخي ترين ومهمهترين پديده اي كه اثبات بر موج بودن نور دارد پديده پراش است. پراش را اينگونه تعريف ميكنند : هر گونه انحراف نور از مسير مستقيم كه به واسطه بازتاب يا شكست به وجود نيامده باشد. اين پديده همچنين باعث واگرايي باريكه در طول مسير انتشار مي شود. باريكه هايي كه پراشيده مي شوند از ديرباز در اپتيك شناخته شده بودند. باريكه گوسي يكي از شناخته شده ترين اين باريكه هاست . ولي در سال 1987 جي¬-¬ دارنين نشان داد كه نوعي از باريكه ها وجود دارند كه در طول مسير انتشار دچار واگرايي نمي شوند و شدت دامنه عرضي آنها در طول مسير انتشار ثابت ميماند. بررسي اين باريكه ها به خاطر ثابت ماندن در طول مسير انتشار بسيار حائز اهميت مي باشد. وبررسي آنها مي تواند در شناخت هر چه بيشتر اپتيك و الكترومغناطيس و همچنين در بالا بردن كارايي سيستم هاي اپتيكي بسيار ارزشمند باشد. از نظر رياضي اين باريكه ها جواب دقيق معادله هلمهولتز مي باشند. كه خود معادله هلمهولتز از جداسازي تابع دامنه الكتريكي يا مغتاطيسي موجود در معادله موج به دست مي آيد. اين معادله در دستگاه هاي مختصات مختلف داراي جواب هاي مختلفي مي باشد. يكي از مهمترين جواب هاي اين معادله تابع بسل مي باشد . كه به شكل گيري باريكه بسل منتج مي شود. در فصول ابتدايي اين پايان نامه به بررسي جواب هاي مختلف اين معادله پرداخته شده است. در فصول بعدي به روش تشكيل اين باريكه ها و همچنين كاردبردهاي آن در چند مورد خاص پرداخته شده است. در پايان نيز به كارايي و موثر بودن اين باريكه ها و همچنين توانايي جايگزيني باريكه هاي معمول با اين نوع از باريكه ها پرداخته شده است.

1401/12/08

Investigation propagation of non-diffractive beams

2/15/2024 12:00:00 AM

The wave or particle nature of light is very surprising. Many of the phenomena that we encounter in our daily life indicate that light is a stream of particles and it spreads directly. However, a number of experiments in optics violate the law of propagation in the direct path. These phenomena are confirmed if we consider light as a wave. One of the most historical and important phenomena that proves that light is a wave is the phenomenon of diffraction. diffraction is defined as: any deviation of light from the direct path that is not caused by reflection or refraction. This phenomenon also causes beam divergence along the propagation path. Diffused beams have been known in optics for a long time. Gaussian beam is one of the most known of these beams. But in 1987, J .Durnin showed that there are some types of beams that do not diverge during the propagation. And the intensity of their transverse amplitude remains constant along the propagation path. Examining these beams is very important because they remain constant along the propagation path. And their investigation can be very valuable in knowing more about optics and electromagnetics as well as increasing the efficiency of optical systems. Mathematically, these beams are the exact solution of the Helmholtz equation. The Helmholtz equation itself is obtained by separating the electric or magnetic field function in the wave equation. This equation has different solutions in different coordinate systems. One of the most important solutions to this equation is the Bessel function. which results in the formation of Bessel's beam. In the beginning chapters of this thesis, various solutions of this equation have been examined. In the following chapters, the method of generating these beams and their applications in some special cases have been discussed. At the end, the efficiency and effectiveness of these beams and also the ability to replace the usual beams with this type of beams have been discussed.

باريكه غير پراشي , باريكه بسل

non-diffractive beam , Bessel beam

javad Karami

Dr. Mehdi Shayegan Manesh