Gauss-nyaláb

A fényhullámoknak, (mint speciális elektromágneses hullámok) terjedésének egy speciális esete az úgynevezett Gauss-nyaláb.

Tulajdonságai

A fény transzverzális periodikus hullám, melyben a E elektromos térerősség, illetve a B mágneses indukció periodikusan váltakozik térben és időben.

A sík- és a gömbhullámok tér- és szögbeli eloszlásuk szerint két ellentétes végletet képviselnek.

Síkhullámokban az energia szögbeli széttartás nélkül végtelen távolságig terjed. A gömbhullámok egy pontból indulnak ki, viszont a teljes térszögbe széttartanak. Azokat a hullámokat, amelyek hullámfront-normálisai a z tengellyel (optikai tengely) kis szöget zárnak be, paraxiális hullámoknak nevezik. Ezek kielégítik a paraxiális Helmholtz-egyenletet. Fontos megoldásai ezeknek az egyenleteknek a valódi optikai nyalábok jellemzőivel bíró Gauss-nyalábok.

Ezekben az energia a nyalábtengely körüli kicsiny hengerszimmetrikus tartományban koncentrálódik. Bármely, az optikai tengelyre merőleges (transzverzális) síkban a nyalábon belüli intenzitáseloszlás a nyalábtengelyre centrált szimmetrikus Gauss–függvénnyel írható le. Ennek a függvénynek a szélessége a nyalábnyakban a legkisebb és innen mindkét irányban fokozatosan növekszik. A nyalábnyakban a hullámfront sík, míg ettől távolabb gyakorlatilag gömb alakú.

Előállítása

Ilyen nyalábot számos lézertípussal is elő lehet állítani, akár folyamatos, akár impulzus lézerrel. A modern optikai lézeres kísérleteiben – mind matematikailag, mind kísérletileg – a legkönnyebben kezelhető nyalábokat jelentik. A lézeres optikai kísérletekben a Gauss-nyalábok kezelése, fókuszálhatósága, a terjedés közbeni mértéke ismerete alapvető fontosságú, ugyanis a lézernyalábok legtöbbször jó közelítéssel Gauss-nyalábként írhatók le. A folyamatos lézerek közül az Ar⁺-lézer produkálja az egyik legjobb minőségű Gauss-nyalábot.

A lézer-nyalábok főbb jellemzői

• Divergencia
• Fókuszálhatóság
• Teljesítmény
• Intenzitás-eloszlás
• Nyalábsugár pozíciója
• Fókuszhossz
• Hullámfront görbületi sugara, geometriája
• Fázis

Irodalom

• Erostyák János – Kozma László: Általános Fizika, III.kötet, Fénytan. Dialóg Kiadó. 2003. 197-203. o. ISBN 963-9123-75-7

Források

• [2]
• [3]