عنوان :

مقاله خواص اپتیکی مواد

تعداد صفحات : ۴۹

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله با خواص اپتیکی مواد (رسانا و غیر رسانا) میبایست میدان الکتریکی E و میدان مغناطیسی B را در مواد بررسی نمود یا در واقع به عنوان محیط موجبری که انرژی یا موجی را انتقال میدهد مورد کنکاش قرار داد. لذا می بایستی که بحث الکترومغناطیسی را بعنوان زیربنا و ساختار لایه های اپتیکی مورد استفاده قرار داد.

آینه های بازتاب زیاد: یک نوع از پوششهای تداخلی که بطور گسترده در فیلترهای چند لایه مورد استفاده قرار می گیرد، دسته های ربع موجی نامیده می شود که می توانند بعنوان آینه های با بازتاب زیاد، بیم اسپلیترهای تفکیک کننده رنگ فیلترهای دارای باند عبوری و … مورد استفاده قرار می گیرند. این دسته های ربع موجی شامل لایه هایی با ضخامت اپتیکی یکسان هستند که ضرائب شکست آنها بطوریکه در میان تغییر می کند. در طراحی این دسته ها از حرف H برای لایه ربع موجی با ضریب شکست بالا و از حرف L برای لایه ربع موجی با ضریب شکست پایین استفاده می گردد.

در این پروژه تکیه بر فیلترهای ضد بازتاب و تا حدی محدود به آینه ها نیز اشاره می نمائیم و ضمناً تلاش بر این بوده که با دستیابی به متد طراحی و محاسبات آن به قدرت طراحی فیلتر توسط کامپیوتر دست یابیم که به این منظور یک سری برنامه هائی در جهت طراحی کارائی فیلترها نوشته شد که نیاز به گسترش خیلی بیشتری دارند.

 واژه های کلیدی: خواص اپتیکی مواد، الکترومغناطیس، فیلترهای ضد بازتاب، ضخامت،

فهرست مطالب

مقدمه:    ۱
مرز:    ۳
ضخامت:    ۷
تک لایه ای ضد بازتاب:    ۹
طراحی ضد بازتاب دو لایه ای:    ۱۱
سه لایه ای های ضد بازتاب:    ۱۳
متد محاسبه کارائی یک چند لایه ای:    ۱۵
لایه های برابر:    ۱۹
آینه های بازتاب زیاد High Reflectance:    ۲۲
فیلترهای لبه Edge Filters:    ۲۴
– فیلترهای جذبی (لایه نازک):    ۲۴
– فیلترهای لبه تداخلی:    ۲۵
– چند لایه ای های متقارن:    ۲۷
– خلاصه روش طراحی فیلتر لبه:    ۲۸
– فیلترهای کنترل حرارت:    ۲۹
– تیغه های جدا کننده نور (Beam Splitters):    ۳۰
فیلترهای با باند عبور Band-Pass Filters:    ۳۲
۲-۲- فیلتر فابری پرو – تمام دی الکتریک:    ۳۶
– فیلترهای چند حفره ای (چند لایه میانی):    ۴۰
ساخت پوششهای چند لایه:    ۴۱
۱- لایه نشانی شیمیایی:    ۴۱
۲- پراکنش:    ۴۱
۳- تبخیر در خلاء:    ۴۲
مواد پوشش دهنده:    ۴۲
۱- خواص اپتیکی:    ۴۲
۲- خواص فیزیکی:    ۴۳
۳- شفافیت عبور:    ۴۴
فهرست منابع و مآخذ:    ۴۶

فهرست منابع و مآخذ:

۱- کتاب Thin film optical filters

MCGRAW – HILL – ۱۹۸۱      by: Macleoad

۲- کتاب Applied Optics & Optical engineering

۳- جزوه فیزیک لایه های نازک دکتر محمد صادق علائی

۴- کتاب Introduction to Optics

PRENTICE – HALL International Editor-1987      by: Pedrotti

فصل ۲۲

۵- مقاله تحقیقی روند پژوهشی در زمینۀ پوششهای اپتیکی از کتاب مجموعه مقالات ارائه شده در کنفرانس لیزر و کاربردهای آن از سازمان انرژی اتمی ایران، کنفرانس شماره ۱٫

مقدمه:

بمنظور آشنائی با خواص اپتیکی مواد (رسانا و غیر رسانا) میبایست میدان الکتریکی E و میدان مغناطیسی B را در مواد بررسی نمود یا در واقع به عنوان محیط موجبری که انرژی یا موجی را انتقال میدهد مورد کنکاش قرار داد. لذا می بایستی که بحث الکترومغناطیسی را بعنوان زیربنا و ساختار لایه های اپتیکی مورد استفاده قرار داد از آنجاییکه عنوان پروژه طراحی فیلترهای نوری میباشد لذا ما فرض میگیریم که خواننده آشنا به مطائل الکترومغناطیسی است ما صرفاً به اعمال شرایط مرزی در یک مرز یا مرز دو محیط بسنده می نمائیم. طراحی فیلترهای منوری بمنظور بازتاب و یا عبور طول موج های خاص و یا باند خاص از طول موجها طراحی میگردد که میزان بازتاب و عبور آن برای طراح بعنوان کیک پارامتر قابل تغییر مطرح می باشد و در واقع میزان بازتاب و عبور را در محدوده خاصی که مورد مظر است اتفزایش و یا کاهش میدهد و یا پالایش طول موجها را با بالا بردن میزان عبور یک طول موج و یا یک محدوده طول موجها و کاهش عبور دیگر طول موجها بوسیله بازتاب یا جذب را انجام میدهد که همه اینها در طراحی فیلتر عملی میگردد.

نیاز و کاربرد به لاسه نشانی و یا طراحی فیلترهای نوری برای آینه های گرمایی (بازتابنده های گرمایی) و آینه های سرد، (که آینه های گرمایی فروسرخ را بازتاب و آینه های سرد فروسرح را عبور میدهند و در نورافکنها استفاده میشود).

آینه های دوررنگی (شامل پالایه های نوارگذاری که بررخهای منشوری لایه نشانی شده تا نور را در دوربینهای رنگی به کانالهای قرمز، سبز و آبی تقسیم کند) آینه های لیزر با بازتاب بالا و یا در انترفرومترهای فابری پرو، مایکسون، لنزهای دوربین های عکاسی، نظامی، تلسکوپها، دوربین های نظامی دید در شب، هدایتگر موشک و … میباشد.

در این پروژه تکیه بر فیلترهای ضد بازتاب و تا حدی محدود به آینه ها نیز اشاره می نمائیم و ضمناً تلاش بر این بوده که با دستیابی به متد طراحی و محاسبات آن به قدرت طراحی فیلتر توسط کامپیوتر دست یابیم که به این منظور یک سری برنامه هائی در جهت طراحی کارائی فیلترها نوشته شد که نیاز به گسترش خیلی بیشتری دارند بهر حال برای این پروژه بالغ بر ۲۰۰ صفحه ترجمه و مطالعه شده و نیز بالغ بر ۱۰۰ ساعت کار با کامپیوتر برای دستیابی به بهترین طراحی ها و برنامه نویسی انجام گردیده است.

امیدوارم این مجموعه در هرچه آشنا شدن به فیلترهای مختلف با محاسبات و طراحی آنها و کارهای عملی انجام شده نقطه شروعی در جهت طراحی فیلتر در صنعت و … عملی شده باشد.

مرز:

فیلترهای نازک معمولاً شامل یک تعدادی مرز بین لایه های همگن هستند و خوبست بدانیم که این مرزها چه اثری روی موج فرودی که ما می خواهیم محاسبه کنیم خواهند گذاشت یک تک مرز ساده ترین حالت میباشد. ابتدا فرض می گیریم جذب در لایه ناچیز و صفر باشد و یک موج هارمونیک پلاریزه تخت را برای موج فرودی درنظر گرفته ایم هنگامی که یک موج به یک مرز بین دو محیط برخورد می کند یک قسمت از آن بازتاب و یک قسمت آن عبور می کند شکل همه آنها بصورت e^iwt میباشد منتهی یک اخلاف فاز از این قسمت ناشی میشود که به میزات ضخامت محیط عبوری دارد. ضمناً میزان دامنه عبوری نیز تغییر می نماید.

میدانیم که میدان الکتریکی مماسی و میدان مغناطیسی مماسی موج فرودی در عبور از مرز در محیط ÷یوسته است. (محیط دی الکتریک درنظر گرفته شده است)

 حاصل جمع تمام میدانهای E که بطرق فصل مشترک a فرود میآیند

 حاصل جمع تمام میدانهای E که بطرق فصل مشترک b فرود میآیند

برای میدان مغناطیسی هم داریم: مقادیر  و  را بر حسب میدان E می نویسیم:

 و نور با یکبار ÷یمودن لایه اختلاف فازی معادل

 را ÷یدا می کند که nt ضخامت ا÷تیکی و t ضخامت حقیقی می باشد و n ضریب شکست آن است.

و بعد از جایگذاری در معادله شرایط مرزی به معادلات زیر دست می یابیم.

 و از آنجا داریم:

 که ماتریس فوق را ناتریس انتقال گویند و این ماتریس میدان الکتریکی و مغناطیسی در سوی دیگر مرز را بما میدهد. این ماتریس را میتوان برای هر لایه نوشت که ضخامت فازی آن  از ضخامت فیزیکی آن یعنی t ناشی می شود.

 اگر چند لایه داشته باشیم برای هر لایه یک ماتریس انتقال میتوان نوشت که اگر بخواهیم میدان را در لایه لازم بدانیم از شکل زیر استفاده میکنیم.

 و میتوان ماتریس انتقال کل را حاصلضرب تمام ماتریس انتقال تک تک لایه ها دانست.

 با این تعریف و مراجعه به شرایط مرزی میتوان به جای  معادلش یعنی

اندیس s برای ÷ایه که بصورت Substrate نوشته میشود بکار میرود.

 و می توان با تقسیم کردن طرفین بر  بصورت  نوشت با استفاده از معادلات اخیر می توان ضرائب بازتاب و عبور را بصورت زیر تعریف نمائیم:

 ضریب عبور، ضریب بازتاب

و شکل کلی ضرائب بازتاب و عبور برای هر چند لایه بصورت زیر می باشد:

ضریب بازتاب ضریب عبور

و شکل ساده آن در فرود عمود بشکل زیر می باشد که در آنجا n₀ ضریب شکست محیط فرود n₁ ضریب شکست لایه و n_s ضریب شکست پایه می باشد.

 که میزان عبور از رابطه

که میزان بازتاب از رابطه

بدست می آید برای اینکه برای نور پلاریزه E₁ و E₁₁ یعنی برای نوری که میدان E آن عمود بر صفحه تابش می باشد و میدان الکتریکی که موازی صفحه تابش می باشد مقدار فرق می کند در واقع برای نور S پلاریزه و P پلاریزه بصورت زیر می باشد.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .