Почему этот лазерный луч рассеивается (а не рассеивается)?

Я светил лазерным лучом через пробирку, наполненную жидкостью (в частности, эфиром), и нашел это явление довольно интригующим. Взгляните.

введите описание изображения здесь

Теперь, когда я провел лазером прямо через верхнюю часть пробирки, перед ней появилось рассеянное пятно лазерного света.

введите описание изображения здесь

Но когда я поместил лазер перед частью, заполненной жидкостью, с другой стороны появился прямой световой узор (лазерная полоса, если хотите).

введите описание изображения здесь

Теперь, что здесь происходит? Насколько я знаю о рассеянии, промежуточная среда имеет тенденцию рассеивать больше света.

  • Почему во втором эксперименте фокусируется больше света, чем в первом, который, по-видимому, имеет меньшее оптическое препятствие?
  • Почему горизонтальная полоса лазерного луча? Почему не вертикально?
  • Если присмотреться достаточно внимательно, можно заметить изменение интенсивности, достигающее другого конца в эксперименте 2. Как это происходит (при условии, что это интерференция), если есть только один источник?

При необходимости пробирку изготавливали из боросиликатного стекла (толщиной 3 мм) и диаметром около 1 см. Лучевая диаграмма для описанной выше ситуации была бы наиболее информативной. Извините за плохое фото. Заранее спасибо!!

По сути, вы просите кого-нибудь рассчитать линзовые свойства вашего объекта. Какой здесь концептуальный вопрос?
Я просто спрашиваю, почему в случае 1 луч рассеивается, а в случае 2 фокусируется, а по моему мнению должно происходить обратное. Я дал подробности на всякий случай, если кто-то спросит.
См. Цилиндрическая линза в Википедии.

Ответы (2)

Обнаружите ли вы, что ширина вашего пятна меняется, когда вы перемещаете экран к трубе и от нее?

Я думаю, что трубка вместе с жидкостью действует как цилиндрическая линза, а второе «изображение» не в фокусе, так как ваш экран не находится в фокальной плоскости вашего объектива. Вы, вероятно, никогда не получите идеальный фокус из-за различных аберраций объектива.

В первом случае фокусировки нет, потому что ваш лазерный луч проходит через два очень тонких кусочка стекла с примерно параллельными сторонами и немного воздуха.

Позже

У меня нет под рукой ни лазера, ни пробирки, поэтому вот фонарик, дающий примерно параллельный луч, который проходит через маленькую бутылочку с водой.
Фокусирующее действие луча можно рассматривать как распространение луча дальше.

введите описание изображения здесь

Для воды с н ≈ 4 3 предсказанная фокальная плоскость примерно равна радиусу бутылки от заднего конца бутылки.
Фотографии, кажется, указывают на согласие между теорией и экспериментом?

почему удлиненная балка в случае двух не находится в перевернутом положении?
@Abhinav - Извините, но этот вопрос непонятен. Пожалуйста, попробуйте еще раз, объяснив это подробно. Что такое "перевернутое положение"? Почему вытянутая балка должна быть вдоль него?
Да, вверх ногами, наверное, не лучшее описание. Я имел в виду, что если луч цилиндрический, вероятность его преломления в любой другой плоскости равновероятна (правильно?), так почему же горизонтальный луч, а почему не вертикальный?
@Abhinav - вдоль длинной оси трубки нет искривления, поэтому в этом направлении нет фокусировки. Пожалуйста, посмотрите "цилиндрическая линза".
Хорошо, я сделал пересдачу, и еще одно сомнение пришло в голову. Лазерный луч имеет почти нормальное падение (это то, что я предполагаю, поскольку никакие другие точки не дают лучшего изображения), затем цилиндрическая линза или нет, луч должен быть неотклоняемым и не рассеиваться. Разве не должно?
@Abhinav Фокусное расстояние такого объектива относительно короткое, и прогнозируется, что расстояние до фокальной плоскости от задней поверхности будет ( 2 − н ) р 2 ( н − 1 ) где р - радиус пробирки и н это показатель преломления. Это означает, что он будет находиться очень близко к пробирке. ≈ несколько мм. Стоит ли пытаться снова? spie.org/publications/optipedia-pages/press-content/tt48/…
@Abhinav Я разместил фотографию использования обычного источника света.
@Farcher ценю усилия
@Abhinav: Как вы можете сказать, что лазерный луч имеет нормальное падение? Это далеко не линия. Большинство лазерных указок, которые вы можете приобрести, имеют ширину луча от 1 мм до 2 мм.
«почти нормальная» заболеваемость
Я пробовал другие углы падения, луч просто давал вытянутое изображение, подобное второму случаю, но намного длиннее. Это было самое близкое к нормальному падению, которое я мог получить голыми руками, держа камеру и лазер в одной руке и пробирку в другой. другой.

В жидкой части наблюдается гораздо меньшее падение показателя преломления при попадании луча на стекло, следовательно, меньше отражение.

Если у вас больше отражения, луч несколько раз отражается из стороны в сторону, и каждый раз часть излучения выходит из стеклянной трубки. Поскольку у вас нет идеальных планарных ориентаций, пятно выходящего света расширяется.

Я не минусовал. Цилиндрическая линза — правильная концепция, а не многолучевая интерференция.
Это правда, цилиндрическая линза подходит для водной части. Однако для части, заполненной воздухом, остается вопрос, почему лазерное пятно так сильно размыто, на который (надеюсь, хотя бы частично) правильно ответили в моем ответе. Обратите внимание, что я говорил не об интерференции, а в основном об отражениях от стеклянных стен и сопровождающем их уменьшении амплитуды и изменении направления.
Систему, заполненную воздухом, можно смоделировать с помощью линзовой системы из двух тонких линз.
Однако интенсивность одного отражения соответствует эмпирическому правилу при перпендикулярном падении R=4%. Ваше объяснение требует как минимум двух отражений: интенсивность 0,16%. Два раза от передней и задней стенки трубы. Добавление интенсивности более высоких порядков не помогает дальше.
Это очень хороший момент, да.
Почему этот лазерный луч рассеивается (а не рассеивается)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 6v