دانلود پایان نامه ارشد: الگوي هماهنگ دوم اپتيكي و بسامد مجموع پراكندگي از ذرات با شكل دلخواه

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک اتمی

گرایش: مولکولی

عنوان : الگوي هماهنگ دوم اپتيكي و بسامد مجموع پراكندگي از ذرات با شكل دلخواه

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران شمال

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته فيزيك اتمي – مولكولي

موضوع:

الگوي هماهنگ دوم اپتيكي و بسامد مجموع پراكندگي از ذرات با شكل دلخواه

استاد راهنما:

دکتر محمد حسین مجلس آرا

استاد مشاور:

دکتر لاله فرهنگ متین

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

چکیده

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………. 1

فصل اوّل: اپتيك غيرخطي

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………. 3

تاريخچه…………………………………………………………………………………………………………… 3

1-1- ويژگي‌هاي محيط خطي………………………………………………………………………………. 4

1-2- ويژگي‌هاي محيط غيرخطي………………………………………………………………………….. 5

1-3- قطبيدگي محيط خطي و محيط غيرخطي………………………………………………………….. 5

1-4- برآورد ساده‌اي از اندازه كميت پذيرفتاري……………………………………………………….. 11

1-5- توليد هماهنگ دوم…………………………………………………………………………………….. 12

1-6- توليد بسامد مجموع و بسامد تفاضل………………………………………………………………. 14

1-7- معادلات ماكسول در محيط‌هاي غيرخطي………………………………………………………… 15

فصل دوّم: مفهوم پذيرفتاري موثر در اپتيك غيرخطي

مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 20

2-1- پذيرفتاري غيرخطي…………………………………………………………………………………… 20

2-2- پذيرفتاري غيرخطي در توليد بسامد مجموع…………………………………………………….. 23

2-3- پذيرفتاري غيرخطي در توليد هماهنگ دوم……………………………………………………… 23

2-4- پذيرفتاري موثر در پراكندگي اپتيك غيرخطي…………………………………………………… 24

2-5- ذرات ريز……………………………………………………………………………………………….. 28

2-6- انديس ذرات همساز………………………………………………………………………………….. 31

2-7- پراكندگي………………………………………………………………………………………………… 34

2-8- ويژگي‌هاي پراكندگي خودبه‌خودي نور…………………………………………………………… 35

2-9- پراكندگي ريلي…………………………………………………………………………………………. 37

2-10- پراكندگي تصحيح شده …………………………………………………………………………….. 37

فصل سوم: نظريه  هماهنگ دوم اپتيكي و جمع فركانس از ذرات با شكل دلخواه

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………….. 40

3-1) مباحث نظري……………………………………………………………………………………………. 41

3-2- پراكندگي از ذرات با شكل دلخواه و سطح‌هاي ساده………………………………………….. 49

3-3- پراكندگي از ذرات بيضوي…………………………………………………………………………… 50

فصل چهارم: نتايج عددي

نتايج عددي …………………………………………………………………………………………………….. 58

نتيجه‌گيري ………………………………………………………………………………………………………. 62

پيوست الف) …………………………………………………………………………………………………… 63

پراكندگي اپتيك غيرخطي از ذرات كروي و استوانه‌اي ………………………………………………… 63

پيوست (ب) ……………………………………………………………………………………………………. 65

ذرات بيضي‌گون ……………………………………………………………………………………………….. 65

منابع و مآخذ …………………………………………………………………………………………………… 66

چكيده انگليسي…………………………………………………………………………………………………. 67

چکیده:

مفهوم پذيرفتاري موثر در اپتيك غيرخطي بيان شده است و شدت پراكندگي تصحيح شده در اين محيط نشان داده شده است و سپس يك ساختار تئوري براي توليد و پراكندگي هماهنگ دوم اپتيكي و بسامد مجموع نور از سطح ذرات با اشكال مختلف در دامنه‌ي محدودي از ضريب شكست‌هاي ثابت فراهم شده است. پراكندگي نور را مي‌توان براي سطح‌ها همگن و همسانگرد با يك مجموعه متناهي از تابع‌هاي پراكندگي توصيف كرد قوانين انتخاب با توجه به اين تابع‌ها وجود دارد. تابع‌هاي مربوط به سطوح انطباق‌پذير بر تصوير آينه‌اي و غيرانطباق‌پذير بر تصوير آينه‌اي مستقيماً با حجم و سطح در ارتباط هستند. سرانجام توابع صريحي براي ذرات بيضي گون نشان داده شده است و الگوي پراكندگي زاويه‌اي به عنوان تابعي براي جهت‌گيري ذره و يا هنگردي از ذرات نشان داده شده است.

مقدمه:

پديده‌هاي بسيار كاربردي در محيط‌هاي غيرخطي اپتيكي رخ مي‌دهد كه از جمله‌ي اين پديده‌ها توليد هماهنگ دوم و فركانس مجموع است كه در اين رساله به طور خاص به الگوي پراكندگي اين دو پديده‌ براي اشكال با شكل دلخواه اشاره شده است كه براي بيان بهتر اين موضوع ابتدا اپتيك غيرخطي به صورت مختصر توضيح داده شده است و از آنجايي كه براي بدست آوردن الگوي پراكندگي نيازمند محاسبه شدت هستيم و براي محاسبه شدت پراكندگي نيازمند پذيرفتاري موثر هستيم. بعد از بيان اپتيك غيرخطي پذيرفتاري موثر شرح داده شده است و سپس وارد مسئله اصلي كه بيان الگوي پراكندگي است شده‌ايم.

فصل اول: اپتیک غیرخطی

مقدمه:

اگر تمامي پديده‌هاي فيزيكي اطراف ما خطي بودند، هم فيزيك خسته كننده بود و هم زندگي بدون مشاهده بسياري جذابيت‌ها سپري مي‌شد. خوشبختانه ما در يك دنياي غيرخطي زندگي مي‌كنيم. البته به خاطر داشته باشيم كه همان‌طور كه خطي بودن فيزيك را جذاب مي‌كند غيرخطي بودن نيز فيزيك را زيباتر مي‌كند]1[.

پديده‌هاي اپتيك خطي در محيط خطي رخ مي‌دهند و در مقابل آن پديده‌هاي اپتيك غيرخطي در محيط غيرخطي رخ مي‌دهند اگر ويژگي‌هاي اصلي اين دو محيط به دنبال هم بيان شوند به درك بهتري راجع به محيط غيرخطي خواهيم رسيد. به همين علت ما در اينجا پس از بيان تاريخچه توضيح مختصري راجع به اين دو محيط مي‌دهيم و سپس به صورت تخصصي‌تر وارد مباحث مربوط به اپتيك غيرخطي مي‌شويم.

تاریخچه

اولين بار در سال 1961 ميلادي، آزمايشي كه فرانكين[1] و وين ريچ[2] در دانشگاه ميشيگان انجام دادند. نشان داد كه اگر نور با طول موج  به بلور كوارتز تابانده شود نوري با طول موج  خارج مي‌شود و اين آزمايش در واقع تولد اپتيك غيرخطي به حساب مي‌آيد. در واقع اين پديده مشاهده تولد هماهنگ دوم[3] است اين آزمايش روشي در بدست آوردن تابش‌هاي همدوس با توان بالا است كه در آن مي‌توان طول موج كوتاهتر به دست آورد. چشمه‌ي نور معمولي براي چنين آزمايش‌هايي خيلي ضعيف است. در كل ميداني در حدود  يك اثر غيرخطي در محيط القا مي‌كند كه اين ميدان متناظر با باريكه‌اي به شدت تقريبي  است. كه به همين دليل براي مشاهده هماهنگ دوم باريكه ليزر به كار مي‌رود ]1[. در كل بيشترين مطالعه روي اين موضوع از قرن بيستم و بعد از آن صورت گرفته است.

1-1- ویژگی های محیط خطی

الف) اصل برهم نهي در اين محيط صادق است: مي‌دانيم نور يك موج الكترومغناطيس است براي اينكه اثرات تركيب (برهم نهي) را به درستي متوجه شويم بايد برايند بردار موج  را در يك نقطه از فضا كه در آن دو جابه‌جايي مستقل  و  با هم وجود دارند دقيقاً تعيين كنيم.

ما مي‌توانيم اصل برهم نهي را به بيان ديگر نيز ذكر كنيم. به اين صورت تعريف مي‌شود كه اگر  و  جوابهاي مستقل معادله موج  آنگاه تركيب خطي  نيز يك جواب معادله است.

در واقع از آنجايي كه امواج الكترومغناطيس داراي ميدان الكتريكي و ميدان مغناطيسي مي‌باشند برهم نهش اين امواج را به صورت زير نيز مي‌توان بيان نمود.

ب) فركانس نور زماني كه به محيط خطي وارد مي‌شود، به هنگام خروج از اين محيط، تغيير نمي‌كند.

ج) در محيط خطي نوري، نور ديگر را تقويت نمي‌كند و باريكه نور در محيط خطي برهم كنش نمي‌كنند.

د) هر محيط خطي داراي يك ضريب شكست است كه تغيير نمي‌كند و به شدت نور بستگي ندارد و فقط با سرعت نور سازگار است.

2-1- ويژگي‌هاي محيط غيرخطي

الف) اصل بر هم نهي صادق نيست

ب) فركانس نور زماني كه به يك محيط غيرخطي وارد مي‌شود، به هنگام خروج از اين محيط تغيير مي‌كند.

ج) دو باريكه نور در محيط غيرخطي مي‌توانند با يكديگر آميخته شوند و يكديگر را تقويت كنند كه در اين مرحله مي‌گوييم اختلاط صورت گرفته است.

د) در محيط‌هاي غيرخطي ضريب شكست تغيير مي‌كند و به شدت نور بستگي دارد.

3-1- قطبيدگي محيط خطي و محيط غيرخطي

پديده‌هاي غيرخطي در نهايت از ناتواني دو قطبي‌هاي محيط اپتيكي براي پاسخ خطي به ميدان متناوب‌ Eي وابسته به باريكه نور ناشي مي‌شوند هسته‌هاي اتمي و الكترونهاي دروني به ترتيب سنگين‌تر و مقيدتر از آن هستند كه به ميدان متناوب E در بسامد نور (حدود  تا ) پاسخ دهند. بنابراين الكترونهاي بيروني اتم‌هاي ماده عمدتاً باعث قطبش محيط اپتيكي توسط ميدان Eي باريكه مي‌شوند. وقتي نوسان‌هاي اين الكترونها در پاسخ  به ميدان كوچك باشند قطبيدگي متناسب با ميدان E است، كه توضيح اين تناوب را كامل بيان مي‌كنيم.

اعمال ميدان در محيط منجر به انتقال كوچك ابر الكتروني نسبت به هسته‌ي آن مي‌شود و يك دو قطبي القايي بوجود مي‌آورد. گشتاور دو قطبي P ناشي از هر اتم يا مولكول با حاصل ضرب بار جابه‌جا شده q و فاصله موثر بين بارهاي مثبت و منفي تعيين مي‌شود و يا جهت گشتاور دو قطبي از بار منفي به بار مثبت است بزرگي گشتاور دو قطبي در يك ماده معين بستگي به اين دارد كه بار تحت تأثير يك ميدان الكتريكي معين تا چه اندازه آسان جابه‌جا شود. آنگاه قطبيدگي P براي اين محيط بنا به تعريف عبارت است از مجموع گشتاورهاي دو قطبي در واحد حجم:

كه در آن N تعداد دو قطبي‌ها در واحد حجم و e قدرمطلق بار الكترون است.

الكترونها طوري رفتار مي‌كنند كه انگار نيروهاي مقيد كننده آنها به هسته‌ها نيروي كشساني هستند، كه با قانون هوك داده مي‌شوند، كه در آن نيروي باز گرداننده متناسب با جابه‌جايي و در جهت خلاف آن است. هسته‌هاي سنگين‌تر را مي‌توان ساكن گرفت، زيرا اين هسته‌ها نمي‌توانند به تغييرات سريع ميدان موج الكترومغناطيسي در ناحيه اپتيكي طيف پاسخ دهند. بنابراين مي‌توان از الگوي ساده‌اي استفاده كرد كه در آن الكترونها با نيروهاي فنر گونه به هسته ثابت مقيد مي‌شوند. اما در ميدان الكتريكي متناوب، نوسان‌هاي واداشته الكترونها مقدار مشخصي انرژي، شامل انرژيي كه الكترونها به نوبه خود تابش مي‌كنند و انرژي برهم كنش با اتم‌هاي مجاور كه به صورت گرما ظاهر مي‌شود، از تابش فرودي مي‌گيرند. بنابراين الگويي كه براي الكترون‌هاي نوسان كننده به كار مي‌رود يك نوسانگر هماهنگ ميرا با نيروي اصطكاكي متناسب با سرعت است.

[1] . Peter Franken

[2] . G. Weinreich

[3] . Second Harmonic Generation

تعداد صفحه : 78

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --