🔴Что будет, если вращать лазерную указку внутри замкнутого зеркала, у которого сечение правильного треугольника 🎮

Интересный случай: когда зеркало отражает лазерный луч в сам лазер. Это называют внешней оптической обратной связью.

При этом все очень сильно зависит от природы лазера. В некоторых случаях это будет для лазера фатальным, так как мощность на выходном зеркале возрастет (иногда значительно из-за повышения оптической добротности резонатора), и лазер, исходно работающий на мощности, близкой к предельно допустимой для выходного зеркала (а часто так и бывает), это зеркало просто сожжет. Именно такая ситуация характерна для полупроводниковых лазеров, и если посветить лазерной указкой в зеркало, она этого может не пережить (в хороших лазерных указках система стабилизации выходной мощности в этой ситуации снизит ток лазера, но такие указки давно перестали делать). Однако и слабый отраженный сигнал, попадающий на лазерный диод, резко ухудшает характеристики генерируемого излучения, особенно шумы. При разработке приборов, использующих полупроводниковые лазеры, приходится тщательно бороться с оптической обратной связью — например, плоские поверхности в параллельных пучках обязательно или ставятся под небольшим углом к оси (либо под углом Брюстера), либо используются специальные компоненты, пропускающие свет в одну сторону — оптические изоляторы.

В других же случаях такая внешняя оптическая обратная связь не несет угрозы целостности лазера (например, когда речь идет о газовых и непрерывных твердотельных лазерах с относительно небольшой излучаемой мощностью), однако возникающие при этом паразитные резонаторы изменяют модовую структуру пучка, которая становится чувствительной к изменениям геометрии этих резонаторов. Это приводит к непредсказуемым колебаниям мощности и модового состава лазерного излучения, возрастанию шумов, паразитной частотной модуляции спектра, и другим нежелательным явлениям.

В импульсных лазерах, генерирующих фемтосекундные импульсы, оптическая обратная связь приводит к сильным искажениям огибающей импульсов, вплоть до появления паразитной генерации из-за усиления отраженных импульсов, вернувшихся в резонатор. #колебания #геометрия #физика #моделирование #свет #physics #излучение #волны #оптика #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Металлическая посуда + Зеркало = Солнечная энергия для приготовления пищи в Афганистане. Вогнутое зеркало, изогнутое внутрь, похоже на чашу и обладает способностью фокусировать световые лучи. Когда световые лучи, падающие на такое зеркало, отражаются, они сходятся в одной точке, известной как фокус. В точке фокуса оказывается достаточно энергии, чтобы подогревать пищу, плавить металлы и камни.

🔤Но какой математической формулой должна описываться геометрическая форма зеркала, чтобы оно могло собирать лучи в одной точке?

▪️ Эллипс: если поместить источник света в фокусе эллипса, то после отражения от стенок эллипса все лучи сойдутся в другом фокусе, причём одновременно. Это свойство используется, например, в методе литотрипсии в медицине, где на основе эллипса удаляют камни из почек.

▪️ Гипербола: луч света, направленный на один фокус, отражается от гиперболы таким образом, что кажется, будто он исходит из другого фокуса. Это свойство используют для изготовления ламп с рассеивающим светом, например, при кварцевании помещения.

▪️ Парабола: лучи света, параллельные оси параболы, отражаются от неё и собираются в фокусе. Это свойство используется в параболических зеркалах и антеннах, а также в конструкциях прожекторов, фонарей, фар, телескопов-рефлекторов.

Таким образом, эллипс фокусирует лучи, выпущенные из одного фокуса, гипербола — лучи, направленные в один фокус, а парабола — лучи, параллельные её оси.

❓Вопрос для наших подписчиков: Подходит ли зеркало сферической формы? Сможет ли оно собрать все лучи в одно точке?

🔎 Оптика вогнутых (сферических и параболических) зеркал

📡 Задача по физике [оптике] для наших подписчиков

#колебания #ядерная_физика #физика #атомная_физика #свет #physics #излучение #волны #оптика #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🎮 Муаровые узоры — узор, возникающий при наложении двух периодических сетчатых рисунков. Явление обусловлено тем, что повторяющиеся элементы двух рисунков следуют с немного разной частотой и то накладываются друг на друга, то образуют промежутки. Муаровый узор наблюдается при наложении друг на друга различных частей тюлевых занавесок. Термин «муаровый» происходит от названия ткани муар, при изготовлении которой использовалось данное явление. Муаровый узор возникает при цифровом фотографировании и сканировании сетчатых и других периодических изображений, если их период близок к расстоянию между светочувствительными элементами оборудования. Этот факт используется в одном из механизмов защиты денежных знаков от подделки: на купюры наносится волнообразный рисунок, который при сканировании может покрыться очень заметным узором, отличающим подделку от оригинала.

Физические основы возникновения муара при сканировании изображений: Сканирование, фактически, представляет собой модуляцию сигналов в узлах сетки сканера яркостью узлов типографского растра. В общем виде получается произведение двух модулированных синусоид (решёток) с различным периодом пространственных колебаний. Одна гармоника может иметь больший период, равный сумме периодов обеих решёток, что и вызывает муар. Вторая всегда имеет период, равный модулю разности периодов решёток и пропадает, потому что не может быть реализована при заданном разрешении сканирования. #физика #оптика #опыты #physics #эксперименты #наука #science #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🪄 В математике, физике и искусстве узоры в стиле муар — это увеличенные интерференционные узоры, которые могут возникать в случае, когда частично непрозрачный линейный узор с прозрачными промежутками накладывается на другой подобный узор. Чтобы появился муаровый интерференционный узор, два узора должны быть не полностью идентичными, а смещёнными, повёрнутыми или иметь немного разную частоту.

Узоры в виде муара появляются во многих ситуациях. При печати напечатанный узор из точек может искажать изображение. В телевидении и цифровой фотографии узор на фотографируемом объекте может искажать форму световых датчиков, создавая нежелательные артефакты.

В физике его проявлением является интерференция волн, которую можно наблюдать в эксперименте с двумя щелями и феномене биений в акустике.

Муар-узоры часто являются артефактомизображений, созданных с помощью различных методов цифрового изображения и компьютерной графики, например, при сканированииполутонового изображения или трассировке лучей на клетчатой плоскости (последнее является частным случаем сглаживания из-за недостаточной дискретизации мелкого регулярного рисунка). Это может быть преодолено при отображении текстур с помощью mipmapping и анизотропной фильтрации.

⚙️ Смотреть ещё видео

#физика #оптика #опыты #physics #эксперименты #наука #science #видеоуроки #графика #моделирование #волны

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🌪 Теория относительности — это комплекс из двух теорий, которые описывают свойства пространства, времени и гравитации. Они были предложены Альбертом Эйнштейном в начале XX века. Смотреть полный фильм: 🕰 Что такое теория относительности [20 мин фильм]

▪️ Специальная теория относительности. Описывает поведение объектов, которые движутся с постоянной скоростью. Теория утверждает, что время и пространство не являются абсолютно фиксированными для всех наблюдателей — они могут изменяться в зависимости от скорости объекта. Некоторые принципы специальной теории относительности:
— Принцип относительности — законы физики одинаковы для всех наблюдателей, независимо от того, находятся ли они в покое или движутся с постоянной скоростью относительно других объектов.
— Постоянство скорости света — скорость света всегда одинаковая (примерно 300 000 км/с) и не зависит от того, как быстро движется источник света или наблюдатель.

▫️ Общая теория относительности. Расширяет идеи специальной теории относительности и объясняет гравитацию. Теория утверждает, что гравитация — это не сила, а искривление пространства-времени, вызванное массой и энергией объектов. Некоторые принципы общей теории относительности:
— Эквивалентность гравитации и ускорения — невозможно отличить действие гравитации от ускоренного движения.
— Гравитационное замедление времени — часы идут медленнее вблизи массивных объектов, например, рядом с чёрной дырой время почти останавливается. #физика #теория_относительности #оптика #опыты #эксперименты #physics #видеоуроки #научные_фильмы #свет #волны #СТО #ОТО #science

🖥 Против теории относительности и Эйнштейна // Алексей Семихатов, Владимир Сурдин / Вселенная Плюс

👨🏻‍💻 Видеолекции по теории поля и СТО [Часть 1]

👨🏻‍💻 Видеолекции по теории поля и СТО [Часть 2]

📚 3 книги по теории относительности

☀️ Физика света / The Physics of Light [2014]

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

〰️ Физика в опытах: Искривление луча в неоднородной среде 🔴

Искривление луча в неоднородной среде связано с изменением показателя преломления среды. Например, если среда состоит из плоскопараллельных слоёв с показателем преломления, меняющимся скачкообразно от слоя к слою, то световой луч, преломляясь на границе слоёв, примет форму ломаной линии. Если неограниченно увеличивать число слоёв, устремляя к нулю их толщины и скачки показателей преломления, то в пределе показатель преломления среды станет меняться непрерывно, а луч перейдёт в кривую с непрерывно изменяющейся касательной. Искривление луча в неоднородной среде происходит в сторону увеличения показателя преломления.

💧 Полезно понаблюдать на опыте, как распространяется узкий световой пучок в оптически неоднородной среде. Рассмотрим жидкую среду. Чтобы поставить опыт, надо, во-первых, приготовить такую среду, а во-вторых, позаботиться о том, чтобы световой пучок был хорошо виден в ней. Наполним аквариум прямоугольной формы или специально изготовленную плоскопараллельную кювету водой примерно до половины. Затем через воронку со шлангом, конец которого надо опустить до самого дна кюветы, будем медленно наливать насыщенный раствор поваренной соли (300 г соли на литр воды). Раствор соли будет растекаться по дну кюветы и будет постепенно вытеснять вверх воду. В итоге нижняя половина кюветы окажется заполненной более плотной жидкостью (раствором соли), а верхняя - менее плотной (водой). Вследствие взаимной диффузии между жидкостями через некоторое время образуется переходный слой с плавно изменяющейся в вертикальном направлении плотностью, а значит, и показателем преломления. Он будет постепенно возрастать в направлении сверху вниз. Чтобы световой луч был хорошо виден в жидкости, можно предварительно добавить в чистую воду и в солевой раствор щепотку хвойного концентрата, продающегося в аптеке, слабый раствор которого обладает способностью светиться зеленым светом (люминесцировать) под действием обычного (белого) света.

В оптически неоднородной среде световой луч изгибается так, что его траектория всегда оказывается обращена выпуклостью в сторону уменьшения показателя преломления среды. Насколько резко будет искривляться световой луч в среде с непрерывно изменяющимся показателем преломления? Это зависит от того, насколько быстро изменяется показатель преломления при переходе от одних точек среды к другим.

Гервидс Валериан Иванович — доцент кафедры общей физики МИФИ, кандидат физико-математических наук
#физика #мкт #оптика #космос #optics #thermodynamics #термодинамика #physics #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib