Valon liikemäärä väliaineessa
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2018-05-14
Department
Major/Subject
Uudet materiaalit ja fotoniikka
Mcode
ELEC3035
Degree programme
NanoRad - Master’s Programme in Nano and Radio Sciences (TS2013)
Language
fi
Pages
64+6
Series
Abstract
Tämä diplomityö käsittelee valon liikemääräominaisuuksia väliaineessa ja tyhjiössä. Erityisesti keskitytään niin kutsutun Abraham-Minkowskin liikemääräristiriidan analysointiin, sekä ristiriidan ratkaisuksi ehdotetun massatiheysaaltoteorian käsittelyyn. Työn alkuosa koostuu kirjallisuuskatsauksesta, jossa käydään läpi johdot valon liikemäärän keskeisimmille lausekkeille. Erityisesti keskitytään Maxwellin yhtälöistä saataviin liikemääräsuureisiin sekä niin kutsutun kvanttihypoteesin johtoon. Lisäksi esitellään Abraham-Minkowskin liikemääräristiriitana tunnettu ongelma, joka liittyy valon liikemäärän suuruuteen tämän kulkiessa eri taitekertoimisissa väliaineissa. Ristiriidan matemaattinen johto käydään läpi ja ongelmaa käsittelevien kokeiden koeasetelmia ja tuloksia tarkastellaan. Kirjallisuuskatsauksen lopuksi esitellään valon massa-aaltoteorioita, joita on esitetty ratkaisuksi Abraham-Minkowskin liikemääräristiriidalle. Työn jälkimmäisessä osiossa esitellään kokeellisia mittausasetelmia aiemmin mainitun massa-aaltoteorian paikkansapitävyyden testaamiseksi. Useita eri vaihtoehtoisia koeasetelmia käydään läpi. Tämän jälkeen tarkastellaan tarkemmin ehdotettua koeasetelmaa, jossa valokuidun pintaan on valmistettu diffraktiivinen hila, jonka venymien kautta ennustettuja massatiheysaaltoja pyritään havainnoimaan. Hilan muutosdynamiikan analysoimiseksi muodostetaan yksinkertaistettu matemaattinen malli, jonka pohjalta valmistettiin MATLAB-ohjelmointikielellä toteutettu simulaatio-ohjelma. Mallinnusosuuden lopuksi simulaattorin tuottamia tuloksia esitellään ja analysoidaan ja kokeen jatkokehitysmahdollisuuksia arvioidaan.This master's thesis is about light momentum in a medium and in vacuum. The main emphasis is in the analysis of the so called Abraham-Minkowski controversy, and in the mass density wave theorem which is proposed to so solve the controversy. The first part of the thesis is a literature part, in which the central theorems related to light momentum are reviewed. The main emphasis is on the momentum equations resulting from the Maxwell's equations, and in the derivation of the so called quantum hyphothesis. In addition, the so called Abraham-Minkowski momentum controversy, which is related to the light momentum in a medium with a refractive index, is introduced. The mathematical basis of the problem is analysed and some of the experimental setups in which the controversy has been tested, are reviewed. At the end of the literature part mass density wave theories of light, which have been proposed as a solution to the controversy, are presented. At the latter part of the thesis experimental setups for testing the before mentioned mass density wave theorems are presented. Several alternative setups are reviewed. After this the setup in which a diffractive grating with time-dependent size is used to analyse the mass density wave, is analysed in detail. A model for analysis of the change dynamics of the grating was made, and used as a basis of a MATLAB-based simulation program. At the end of the modelling section, simulation results are presented and analysed and the possible continuation of the experiment is evaluated.Description
Supervisor
Tittonen, IlkkaThesis advisor
Tittonen, IlkkaKeywords
fotoniikka, liikemäärä, Abraham-Minkowskin liikemääräristiriita, massa-aaltoteoria, simulointi, diffraktio
