Samenvatting H7-H13 - Fysica Voor Farmaceutisch Onderzoek (behaald cijfer in eerste zit: 14/20)
29 views 0 purchase
Course
Fysica Voor Farmaceutisch Onderzoek
Institution
Universiteit Antwerpen (UA)
De samenvatting bestaat uit notities van de powerpoints en het boek aangevuld met extra informatie van tijdens de lessen van hoofdstuk 7 t.e.m. hoofdstuk 13.
1. Hoofdstuk 7: Fysische optica
= beschrijft licht als fotonen met golfeigenschappen
Voorwaarden voor interferentie
Voorwaarden voor interferentie van coherente golven als trillingen:
- Een constant faseverschil
Voorwaarden voor interferentie van coherente golven als licht:
- Een constant faseverschil
- De golftreinen moeten voor een voldoende groot deel overlappen zodat zij gelijktijdig
aanwezig zijn in het punt waar de inferentie zal optreden
- De trilrichtingen van de interfererende transversale golven moeten evenwijdig zijn
- Dezelfde lineaire polarisatierichting wanneer de golf van hetzelfde punt in de bron vertrekt
→ kan verwezenlijkt worden door:
- Één bron op te splitsen in twee coherente bronnen (moet niet monochromatisch zijn)
- Een laser te gebruiken
Principe van Huygens
= een principe dat wordt gebruikt om de voortplanting en interferentie van golven te verklaren
Elk punt op een golffront kan worden beschouwd als een puntbron van secundaire sferische golven
(in fase met elkaar) die zich in alle richtingen kunnen uitbreiden met een snelheid gelijk aan de
voorplantingssnelheid van de golven
→ gevolg: de secundaire golven interfereren met elkaar en vormen zo het nieuwe golffront op een
later tijdstip
DUS: het is een meetkundige methode die toelaat de vorm van een golffront op ieder later ogenblik
te bepalen, als men het golffront op een vroeger ogenblik kent
- De amplitude en de fase van lichtgolven kunnen in ieder punt gevonden worden
- De breking en de terugkaatsing van golven kan verklaard worden
Proef van Young
= Young’s dubbelspleetexperiment dat het golfkarakter van licht aantoont en interferentie van
golven illustreert
,De opstelling van het dubbelspleetexperiment:
- Een lichtbron, een scherm met twee kleine spleten en een scherm om het
interferentiepatroon te observeren
- Een monochromatische (= enkelkleurige) lichtbron L schijnt op de spleten
- Een gedeelte van het licht gaat door de nauwe spleet S van scherm I en valt op de twee
nauwe spleten L1 en L2 in scherm II die zich gedragen als twee coherente lichtbronnen
- Op scherm III kunnen afwisselend heldere en donkere strepen waargenomen worden
→ veroorzaakt door:
• De constructieve interferentie van golven = de golftoppen van de interfererende
golven komen overeen wat resulteert in helderde banden (maxima)
• De destructieve interferentie van golven = de golftoppen en de golfdalen van de
interfererende golven komen niet overeen wat resulteert in donkere banden
(minima)
= interferentiepatroon
- Faseverschil (= het verschil in fase of positie tussen twee golven) tussen L1 en L2 = 0
λd
De voorwaarde voor constructieve interferentie: OPn = n 𝑎
,n∈N
1 λd
De voorwaarde voor destructieve interferentie: OQn = (n + ) , n ∈ N
2 𝑎
d = de afstand tussen de twee schermen
𝜃 = de hoek tussen de richting van de uitgezonden golf
λ = de golflengte
a = de afstand tussen de twee spleten (= spleetbreedte)
Interferometer van Michelson
= een optisch toestel waarmee met grote nauwkeurigheid lengten of lengteverschillen kunnen
gemeten worden m.b.v. interferentiepatronen
Voorbeeld: het experiment van Young
De opstelling van de interferometer:
- Een bron van monochromatisch licht (bv. een laser) die een
lichtbundel P uitzendt
- Een beamsplitter = halfdoorlaatbare spiegel die de lichtbundel P in
tweeën splitst
• Één helft wordt doorgelaten naar S2
• Één helft wordt gereflecteerd op S1
, - Spiegel 1 (S1) en spiegel 2 (S2) die zich op een vaste afstand van het beamsplitter bevinden
• Ze kunnen worden aangepast om de padlengte van de twee gesplitste lichtbundels
aan te passen
- Een detector = een scherm waarop interferentiepatronen zichtbaar worden gemaakt door de
samenvoeging van de gesplitste lichtbundels
- De lichtstraal uit S1 wordt teruggekaatst op S
• Één helft gaat door naar het oog
• Één helft weerkaatst naar P
- De lichtstraal uit S2 wordt teruggekaatst op S
• Één helft gaat door naar P
• Één helft weerkaatst naar het oog
- De bron zal twee keer gezien kunnen worden
• Één lichtstraal via S1
• Eén lichtstraal via S2
→ als de spiegels S1 en S2 even ver van S staan, vallen de punten P’ en P’’ samen
→ als de spiegels S1 en S2 niet even ver van S staan, vallen de punten P’ en P’’ nog altijd
samen langsheen de kijkrichting, maar zijn ze wel verschoven in afstand en heeft hun
lichtstraal een verschillende fase
Het principe van de interferometer:
- Wanneer de optische padlengtes van de twee bundels exact hetzelfde zijn, treden er
interferentiepatronen op → verklaring: de gereflecteerde bundel en de doorgelaten bundel
ontmoeten elkaar en interfereren
- Door één van de spiegels aan te passen, kan het optische padlengteverschil tussen de twee
bundels gewijzigd worden → bv. door het meten van deze verschuivingen kan de snelheid
van licht bepaald worden
Optische weglengte = de lengte uitgedrukt in aantal golflengten
Lucht n = 1
Glas n = 1,6
λ0 = de golflengte van licht in vacuüm
𝑐
cn = = de lichtsnelheid in een stof met brekingsindex n
𝑛
→ als licht beweegt in een stof met brekingsindex n: golflengte λn
𝑐
- λn = 𝑓𝑛 met f = de frequentie van het licht
λ
- λn = 𝑛0 met n = brekingsindex
→ dus: cn daalt = λn daalt
, Als de golf langs twee wegen gestuurd wordt, is er een faseverschil tussen de twee delen van de golf
als gevolg van:
- Een verschil in weglengte
- Een verschil in brekingsindex n van het medium waar de golf doorgaat
Interferentie in dunne lagen
= een fenomeen dat optreedt wanneer licht door een dunne laag materiaal gaat
Voorbeeld: het kleurenpatroon bij een dun laagje zeepbel
Resultaat: interferentiepatronen door het faseverschil tussen het gereflecteerde licht en het
doorgelaten licht
- Het faseverschil wordt bepaald door de brekingsindex van de laag, de invalshoek van het
licht en de dikte van de laag
- Het faseverschil = een geheel aantal golflengtes (λ) → constructieve interferentie
• Het gereflecteerde en het doorgelaten licht versterken elkaar
- Het faseverschil = een oneven aantal halve golflengtes (λ/2) → destructieve interferentie
• Het gereflecteerde en het doorgelaten licht heffen elkaar gedeeltelijk op
Loodrechte inval van het licht
- Het weglengteverschil voor de twee stralen = 2d (2 keer de dikte van de dunne laag)
Schuine inval van het licht om het beter te visualiseren
- Het weglengteverschil > 2d
- De hoekveranderingen a.g.v. de niet-loodrechte inval mogen verwaarloosd worden
1 1
Maximale intensiteit als 2d = (m + ) λn → 2dn = (m + ) λ0
2 2
met m = een geheel aantal keer
Minimale intensiteit als 2d = mλn → 2dn = mλ0
Als een lichtstraal invalt op een medium dat optisch dichter is (= grotere n), zal er een fasesprong 𝝅
ontstaan bv. brilglazen
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller siengeudens. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $7.06. You're not tied to anything after your purchase.
