Kasutaja:VMorel/Bessel'i kimp: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu
VMorel (arutelu | kaastöö)
PArandasin vead.
VMorel (arutelu | kaastöö)
parandasin vead.
1. rida:
[[Pilt:Bessek beam intensity.svg|pisi|Vasakpoolsel pildil on Besseli kimbu intensiivsusjaotus levimissuunaga ristuvas tasandis. Keskel on hele täpp, mida ümbritsevad rõngad, mille heledus tsentrist kaugenedes väheneb. Parempoolsel pildil on y-telje suunaline intensiivsusjaotus. Horisontaalteljel on kujutatud intensiivsuse muutumist (suureneb vasakule) ning vertikaalteljel y-koordinaadi muutust. Tegemist on telgsümeetrilise intensiivsusjaotusega, seega pole vahet, millise nurga all diameeter on tõmmatud. ]]
'''Besseli kimp''' on [[Elektromagnetlaine|elektromagnet]]-, [[Helilaine|heli]]- või [[Gravitatsioonilained|gravitatsioonilaine]], mille amplituudi kirjeldab esimest tüüpi [[Besseli võrrand|Besseli funktsioon]] (inglise ''Bessel function of the first kind''). Besseli kimbu ruumiline profiil levimisteljega ristuvas tasandis koosneb eredast tsentraalsest maksimumist ja seda ümbritsevatest nõrga [[Intensiivsus (füüsika)|intensiivsus]]<nowiki/>ega [[rõngas]]<nowiki/>test. Levikul Besseli kimp (justkui) ei [[Difraktsioon|difrageeru]] ehk kimbu [[profiil]] on levimisteljega ristuvas läbilõikes muutumatu (ei haju laiali). Asetades kimbu teele väikese tõkke, taastub tõkkest eemaldudes levimistelejel kiire esialgne profiil ehk Besseli kimp on „iseparanev“.<ref name=":0">McGloin, D., and K. Dholakia. "Bessel beams: diffraction in a new light." ''Contemporary Physics'' 46.1 (2005): 15–28.</ref> Esmakordselt kirjeldas kimpu [[Jim Durnin]] 1987. aastal<ref>Durnin, J1, J. J. Miceli Jr, and J. H. Eberly. "Diffraction-free beams." ''Physical Review Letters'' 58.15 (1987): 1499.</ref>. Juba enne 1987. aastat oli leitud teoreetilisi lahendeid, mis kirjeldasid nn mitte-difrageeruvaid lainevälju või n-ö kuulilaadselt levivaid [[impulss]]<nowiki/>e<ref>Bateman, Harry. ''The Mathematical Analysis of Electrical and Optical Wave-motion on the Basis of Maxwell's Equations: By H. Bateman..''. University press, 1915.</ref><ref>Courant, R., and D. Hilbert. "Methods of Mathematical Physics, vol. II, Interscience, 1953." ''Translated and revised from the German'' 33 (1937).</ref><ref>Stratton, Julius Adams. "Electromagnetic theory. International series in pure and applied physics." (1941).</ref>. <ref name=":0">McGloin, D., and K. Dholakia. "Bessel beams: diffraction in a new light." ''Contemporary Physics'' 46.1 (2005): 15 – 28.</ref>
 
Ideaalne Besseli kimp on [[Lõpmatus|lõpmatu]] laiusega (tõkestamata) ning seetõttu kulub selle loomiseks lõpmatu kogus [[energia]]<nowiki/>t. [[Lähendus]]<nowiki/>ed, mis käituvad piiratud [[Ruumipiirkond|ruumipiirkonnas]] Besseli kimbuna, annavad kasulikke rakendusi näiteks [[optika]]<nowiki/>s ja [[akustika]]<nowiki/>s. Optikas on kõige lihtsam Besseli kimpu luua [[Gaussi kimp|Gaussi kimbu]] (inglise [[:en:Gaussian_beam|''Gaussian beam'']]) fokuseerimisel aksikoni ehk [[Kooniline lääts|koonilise läätsega]] (inglise ''[[:en:Axicon|axicon lens]]''), kasutades (kontsentriliste võrejoontega) silindersümmeetrilist [[difraktsioonivõre]]<nowiki/>t või paigutades pisikese ringikujulise ava ([[rõngaspilu]]) kaugvälja (inglise ''far field'').<ref name=":0" />
27. rida:
Samuti on võimalik Besseli kimp luua [[Holograafia|holograafilise]] elemendi abil, kus pealelangeva kimbu [[faas]]<nowiki/>i moduleeritakse sobivalt. Selleks võib kasutada sisse söövitatud staatilisi (muutumatuid) või arvutijuhitatavate ruumiliste [[Valgusmodulaator|valgusmodulaatoritega]] loodud hologramme.<ref name=":0" />
 
Alternatiiv rõngaspilu ja läätse süsteemile oleks Fabry - Pérot’i interferomeeteri (inglise ''[[:en:Fabry–Pérot_interferometer|Fabry–Pérot interferometer]]'') ja rõngasava süsteemi kasutamine, mis annab levimisteljel sujuvamalt muutuva intensiivsusprofiili<ref name=":0" />.
 
== "Iseparanemine" ==
39. rida:
Kõrgemat järku Besseli kimbu puhul (inglise ''high-order Bessel beam'') on ereda peamaksimumi keskel miinimum (peamaksimum ei ole täpp vaid rõngas). See võimaldab uurida valguskimbu [[Ringsagedus|ringsagedust]]. Seda kasutati [[Orbitaalne impulsimoment|orbitaalse impulsimomendi]] ülekandmiseks [[Madalaindeksiline|madalaindeksilisele]] osakesele. Esma[[Tähelepanu|tähelepanek]] [[Üheaegsus|üheaegsest]] [[spinn]]<nowiki/>i ja [[Impulsimoment|impulsimomendi]] üleminekust osakesele, mis ei ole kimbu teljel, vaadeldi Besseli kimbu abil. Ringikujuline struktuur lubas spinni mõõta raadiuse funktsioonina. Antud [[Eksperiment|eksperimendis]] oli kõrgemat järku Besseli kimp [[Polarisatsioon|ringpolariseeritud]] ja polatisatsiooni sai muuta lastes valgust läbi [[Kaksikmurdumine|kaksikmurdva]] osakese, mis [[Pöörlemine|pöörles]] nagu valguse spinni impulsimoment oleks osakesele üle kantud. Kõrgemat järku Besseli kimbu kaldu olevad [[Lainefront|lainefrondid]] põhjustavad orbitaalse impulsimomendi levimist [[Hajumine|hajumisena]].<ref name=":0" />
 
== "Valguskuul" ==
Monokromaatsete Besseli kimpude [[Liitmine|summeerimine]] [[Spetsiifilisus|spetsiifiliste]] [[Eeskiri|eeskirjade]] järgi, võimaldab luua nn "valguskuule", mis levivad muutumatult [[vaakum]]<nowiki/>is ning [[Lineaarne keskkond|lineaarses keskkonnas]]. "Valguskuul" saadakse [[Ülilühike impulss|ülilühikeste valgusimpulssidega]] (10 [[Femtosekund|fs]] suurusjärgus), millel on lai [[spekter]] (valge valgus). "Valguskuule" kasutatakse näiteks [[plasma]] loomiseks, osakeste mikromanipulatsioonis, [[geenitehnoloogia]]<nowiki/>s jne. "Valguskuuli" intensiivsus moodustab x-z ja x-t [[Tasand|tasandi]] läbilõikes tähe "[[X]]", mille järgi on ta nime saanud. Näiteks Bessel X-laine (inglise ''[[:en:X-wave|Bessel X-wave]])'' on "valguskuul", mille [[elektriväli]] levib võrdse [[Rühmakiirus|rühma]]- ja [[faasikiirus]]<nowiki/>ega, mis on suuremad [[Valguse kiirus|valguse kiirusest vaakumis]] c. Kuna energia levimisekiiruslevimiskiirus on väiksem võrdne c-ga, ühtegi fundamentaalset füüsikaseadust ei rikuta.<ref>Saari, P. "Valgusest kiiremad lained" ''Horisont'' (1/1998)</ref>
 
== Viited ==