عنوان پایان‌نامه
مطالعه تجربی ناهمگنی در مواد شفاف با کمک تداخل سنج برشی رانکی – تالبوت
- رشته تحصیلی
- فیزیک-اتمی‌ملکولی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5339;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70874
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- عباس توسلی
- استاد راهنما
- خسرو حسنی
- چکیده
- در این پایان‌نامه با روش تالبوت-ماره به بررسی خواص اپتیکی و تعیین مقیاسی برای همگنی و همسانگردی مواد شفاف پرداخته میشود. بدین جهت پدیده‌های تالبوت، ماره و ضریب شکست مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. سپس وسایل آزمایش طراحی و پیاده‌سازی شد. در اثر تالبوت، که یک اثر پراش میدان نزدیک است، وقتی یک چشمه نور همدوس (لیزر) به توری رانکی تابانده میشود، در فاصله‌های مشخص از این توری، یک تصویر از توری ایجاد میشود. به این پدیده خود-تصویر می‌گویند. جبهه موج عبوری از توری، از یک ماده شفاف (مثلا شیشه) عبور می‌کند؛ حاصل این کار جبهه موجی میباشد که حامل اطلاعات اپتیکی از ماده شفاف است. این جبهه موج، بر روی یک توری رانکی دیگر انداخته میشود. توری دوم در محل خود-تصویر توری اول قرار می‌گیرد. تداخل خود-تصویر و توری رانکی دوم تشکیل فریزهای ماره میدهند که خاصیت بزرگنمایی دارد. در این پایان‌نامه دو نوع عکس تهیه میشود: تصاویر فریز ماره با نمونه و تصاویر فریز ماره بدون نمونه. تصاویر فریز ماره بدون نمونه به عنوان مرجع در نظر گرفته میشود. این عمل به منظور بررسی تغییرات حاصل از وجود نمونه میباشد. با مقایسه این دو نوع عکس، تغییرات ایجاد شده در فریزهای ماره قابل بررسی میباشد. تصاویر به دست آمده، بهینه‌سازی میشوند؛ سپس با استفاده از برنامه ماره-یاب، تحلیل و بررسی میشوند. برنامه ماره-یاب با دو نمونه شبیه‌سازی شده در رایانه آزمایش میشود. در مرحله بعد آزمایش با چهار نمونه واقعی شیشه، پلکسی، اسلاید و قطبشگر پلاروید انجام میشود. بررسی‌های این پایان‌نامه شامل اندازه‌گیری طول گام‌ها و بردار فریزهای ماره میباشد. با این دو مشخصه می‌توان جبهه موج را بررسی نمود. در نهایت تغییرات گام و زاویه‌ی بردار فریزهای ماره ناشی از نمونه‌ها محاسبه می‌گردد. با محاسبه تغییرات گام و زاویه‌ی بردار فریزهای ماره به ترتیب همگنی و همسانگردی نمونه مشخص میشود. دقت این روش 10 میکرومتر است. این روش قابلیت ارتقا تا دقت یک پیکومتر و یا بیشتر را دارد. واژه‌های کلیدی: تداخل‌سنجی، اثر تالبوت-ماره، بهینه‌سازی فریزهای ماره، اثر تالبوت، پردازش فریزهای ماره، تعیین همگنی و همسانگردی مواد شفاف، اثر رانکی-تالبوت.
- Abstract
- In this thesis we investigate optical properties of substances and introduce a new way to detect homogenous and heterogeneous changes of transparent ones using Talbot-Moiré method. First of all, Talbot, Moiré, and refractive index were analyzed and thenexperiments were done after considering all the experimental settings. In Talbot effect, which is a near-field diffraction effect, when laser is exposed to Ronchi grating, in specific distances of grating, the image of grating is repeated. This phenomena is called self-imaging. The passing wave front from grating, is also passed from a transparent substance (e.g. glass). The result is a wavefront that contains optical information of the substance. This wavefront is projected on another Ronchi grating. The second grating is placed in the self-imaging position of the first one. Interference of the self-imaging and the second Ronchi grating results in moiré pattern which has a magnification property. In this thesis, two types of images have been analyzed: moiré pattern images with and without samples . Moiré pattern images without samples are considered as references which enables analyzing of changes that occur due to presence of samples. By comparing these two types of images, changes over moiré pattern can be traceable. The images are processed to have better qualities and then they are analuzed using Moiré-Finder program. Furthermore, experiments on Moiré-Finder program is done using two simulated samples. Afterward,experiments are repeated for a number of real-world examples like glass, Plexy, Slide, and Polarizer Polaroid.In this thesis, our analysis includes measuring steps and Moiré patterns. By the help of these characteristics we can analyze wave fronts and compute some optical characteristics of a sample, e.g. reflection. We can also track step and angle changes of Moiré pattern vectors which results in finding homogenous and heterogeneous properties of a sample. The proposed method precision is 10 micrometer and it can even be improved to pycnometer. Keywords: Moiré Pattern Optimization, Talbot Effect, Moiré Pattern Processing, Interferometry, Talbot- Moiré Interferometry.
