टैलबोट प्रभाव

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मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के लिए ऑप्टिकल टैलबोट प्रभाव, टैलबोट कारपेट के रूप में दिखाया गया है। आकृति के निचले भाग में प्रकाश को ग्रेटिंग के माध्यम से विवर्तित होते देखा जा सकता है, और यह सटीक पैटर्न चित्र के शीर्ष पर पुन: उत्पन्न होता है ( ग्रेटिंग से एक टैलबोट लंबाई दूर)। आधा नीचे आप देखते हैं कि छवि किनारे पर स्थानांतरित हो गई है, और टैलबोट लंबाई के नियमित अंशों पर उप-छवियां स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं।

टैलबोट प्रभाव एक विवर्तन प्रभाव है जिसे पहली बार 1836 में हेनरी फॉक्स टैलबोट द्वारा देखा गया था।[1] जब एक आवधिक विवर्तन ग्रेटिंग पर समतल तरंग की घटना होती है तो ग्रेटिंग की छवि ग्रेटिंग विमान से दूर नियमित दूरी पर दोहराई जाती है। नियमित दूरी को टैलबोट की लंबाई कहा जाता है और दोहराई गई छवियों को सेल्फ इमेज या टैलबोट इमेज कहा जाता है। इसके अलावा, आधी टैलबोट लंबाई में एक स्व-छवि भी होती है, लेकिन आधा अवधि द्वारा चरण-स्थानांतरित किया जाता है I

टैलबोट लंबाई के छोटे नियमित अंशों में, उप-छवियां भी देखी जा सकती हैं। टैलबोट की लंबाई के एक चौथाई हिस्से में स्व-छवि आकार में आधी हो जाती है और ग्रेटिंग की आधी अवधि के साथ दिखाई देती हैI टैलबोट की लंबाई के एक आठवें हिस्से पर, छवियों की अवधि और आकार को फिर से आधा कर दिया जाता है, और आगे घटते-घटते आकार के साथ उप छवियों का एक भग्न पैटर्न बनाया जाता है, जिसे प्रायः टैलबोट कारपेट कहा जाता है।[2] टैलबोट कैविटीज़ का उपयोग लेजर सेट के सुसंगत जोड़ के लिए किया जाता है।

टैलबोट की लंबाई की गणना

लॉर्ड रेले ने दिखाया कि टैलबोट प्रभाव फ्रेस्नेल विवर्तन का एक स्वाभाविक परिणाम था और टैलबोट की लंबाई निम्न सूत्र द्वारा पाई जा सकती है:[3]

जहाँ विवर्तन ग्रेटिंग की अवधि है और ग्रेटिंग पर आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है। हालांकि अगर तरंग दैर्ध्य ग्रेटिंग अवधि के बराबर है , इस अभिव्यक्ति में त्रुटियां हो सकती हैं 100% तक है।[4] इस परिस्थिति में लॉर्ड रेले द्वारा प्राप्त सटीक अभिव्यक्ति का उपयोग किया जाना चाहिए था I

परिमित आकार टैलबोट ग्रेटिंग की फ्रेस्नेल संख्या

फ्रेस्नेल जोन की संख्या यह अवधि के साथ ग्रेटिंग की पहली टैलबोट स्वयं-छवि बनाता है और अनुप्रस्थ आकार सटीक सूत्र द्वारा दिया गया है .[5] यह परिणाम निकट क्षेत्र में दूरी पर फ्रेस्नेल-किरचॉफ इंटीग्रल के सटीक मूल्यांकन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है .[6]

परमाणु टैलबोट प्रभाव

प्रारंभिक कण की क्वांटम यांत्रिक तरंग प्रकृति के कारण, परमाणुओं के साथ विवर्तन प्रभाव भी देखा गया है - प्रभाव जो प्रकाश के परिस्थिति में समान हैं। चैपमैन एट अल. का प्रयोग किया जिसमें टैलबोट प्रभाव का निरीक्षण करने और टैलबोट की लंबाई को मापने के लिए सोडियम परमाणुओं के कोलिमेटेड बीम को दो विवर्तन ग्रेटिंग के माध्यम से पारित किया गया था।[7] बीम का औसत वेग 1000 m/s के डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य के अनुरूप = 0.017 nm. था ,उनका प्रयोग 200 और 300 nm ग्रेटिंग के साथ किया गया था, जिससे टैलबोट की लंबाई 4.7 और 10.6 mm निकली । इससे पता चला कि निरंतर वेग के एक परमाणु बीम , का उपयोग करके , परमाणु टैलबोट की लंबाई उसी तरह पाई जा सकती है।

नॉनलाइनियर टैलबोट प्रभाव

गैर-रैखिक टैलबोट प्रभाव आवधिक पोलिंग लिथियम टैंटालेट की आउटपुट सतह पर उत्पन्न आवधिक तीव्रता पैटर्न की स्व-इमेजिंग से उत्पन्न होता है, LiTaO3 क्रिस्टल। दोनों पूर्णांक और भिन्नात्मक अरैखिक टैलबोट प्रभावों की जांच की गई।[8]

क्यूबिक नॉनलाइनियर श्रोडिंगर के समीकरण में दुष्ट तरंगों का नॉनलाइनियर टैलबोट प्रभाव संख्यात्मक रूप से देखा जाता है।[9]

गैर-रैखिक टैलबोट प्रभाव को रैखिक, गैर-रैखिक और अत्यधिक गैर-रैखिक सतह गुरुत्वाकर्षण जल तरंगों में भी महसूस किया गया था। प्रयोग में समूह ने देखा कि आंशिक टैलबोट दूरी पर उच्च आवृत्ति आवधिक पैटर्न गायब हो जाते हैं। वेव स्टीपनेस में और वृद्धि स्थापित गैर रेखीय सिद्धांत से विचलन की ओर ले जाती हैI आवधिक पुनरुद्धार के विपरीत जो रैखिक और गैर रेखीय शासन में होता हैI अत्यधिक गैर रेखीय शासनों में वेव क्रेस्ट स्वयं त्वरण प्रदर्शित करते हैंI इसके बाद टैलबोट की आधी दूरी पर स्वतः धीमी पड़ जाती हैI इस प्रकार आवधिक पल्स ट्रेन का आधे अवधि तक सुचारू से पूरा हो जाता है।[10]

ऑप्टिकल टैलबोट प्रभाव के अनुप्रयोग

ऑप्टिकल टैलबोट प्रभाव का उपयोग विवर्तन सीमा को दूर करने के लिए इमेजिंग अनुप्रयोगों में किया जा सकता है I।[11]

इसके अलावा, बहुत अच्छे पैटर्न उत्पन्न करने की इसकी क्षमता भी टैलबोट फोटोलिथोग्राफी में एक शक्तिशाली उपकरण है।[12]

प्रयोगात्मक द्रव गतिकी में, टैलबोट इंटरफेरोमेट्री में टैलबोट प्रभाव को विस्थापन को मापने के लिए लागू किया गया है [13][14] और तापमान,[15][16] और 3D, सतहों के पुनर्निर्माण के लिए लेजर-प्रेरित प्रतिदीप्ति के साथ तैनात किया गया,[17] और वेग मापे गए थे।[18]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Talbot, H.F. (1836). "LXXVI। प्रकाशिकी विज्ञान से संबंधित तथ्य। नंबर IV". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 9 (56): 401–407. doi:10.1080/14786443608649032.
  2. ↑ Case, William B.; Tomandl, Mathias; Deachapunya, Sarayut; Arndt, Markus (2009). "Realization of optical carpets in the Talbot and Talbot–Lau configurations". Opt. Express. 17 (23): 20966–20974. Bibcode:2009OExpr..1720966C. doi:10.1364/OE.17.020966. PMID 19997335.
  3. ↑ Rayleigh, Lord (1881). "XXV। नकल विवर्तन-ग्रैटिंग पर और उससे जुड़ी कुछ परिघटनाओं पर". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 11 (67): 196–205. doi:10.1080/14786448108626995.
  4. ↑ Kim, Myun-Sik; Scharf, Toralf; Menzel, Christoph; Rockstuhl, Carsten; Herzig, Hans Peter (2013). "Phase anomalies in Talbot light carpets of selfimages" (PDF). Opt. Express. 21 (1): 1287–1300. Bibcode:2013OExpr..21.1287K. doi:10.1364/OE.21.001287. PMID 23389022.
  5. ↑ Okulov, A. Yu. (1993). "Scaling of diode-array-pumped solid-state lasers via self-imaging". Opt. Commun. 99 (5–6): 350–354. Bibcode:1993OptCo..99..350O. doi:10.1016/0030-4018(93)90342-3.
  6. ↑ Okulov, A. Yu. (1990). "Two-dimensional periodic structures in nonlinear resonator". JOSA B. 7 (6): 1045–1050. Bibcode:1990JOSAB...7.1045O. doi:10.1364/JOSAB.7.001045.
  7. ↑ Chapman, Michael S.; Ekstrom, Christopher R.; Hammond, Troy D.; Schmiedmayer, Jörg; Tannian, Bridget E.; Wehinger, Stefan; Pritchard, David E. (1995). "Near-field imaging of atom diffraction gratings: The atomic Talbot effect". Physical Review A. 51 (1): R14–R17. Bibcode:1995PhRvA..51...14C. doi:10.1103/PhysRevA.51.R14. PMID 9911659.
  8. ↑ Zhang, Yong; Wen, Jianming; Zhu, S. N.; Xiao, Min (2010). "Nonlinear Talbot Effect". Physical Review Letters. 104 (18): 183901. Bibcode:2010PhRvL.104r3901Z. doi:10.1103/PhysRevLett.104.183901. PMID 20482176.
  9. ↑ Zhang, Yiqi; Belić, Milivoj R.; Zheng, Huaibin; Chen, Haixia; Li, Changbiao; Song, Jianping; Zhang, Yanpeng (2014). "Nonlinear Talbot effect of rogue waves". Physical Review E. 89 (3): 032902. arXiv:1402.3017. Bibcode:2014PhRvE..89c2902Z. doi:10.1103/PhysRevE.89.032902. PMID 24730908. S2CID 41885399.
  10. ↑ Rozenman, Georgi Gary; Schleich, Wolfgang P.; Shemer, Lev S. N.; Arie, Ady (2022). "Periodic Wave Trains in Nonlinear Media: Talbot Revivals, Akhmediev Breathers, and Asymmetry Breaking". Physical Review Letters. 128 (214101): 214101. Bibcode:2022PhRvL.128u4101R. doi:10.1103/PhysRevLett.128.214101. PMID 35687471. S2CID 249140572.
  11. ↑ Chowdhury, S.; Chen, J.; Izatt, J.A. (2018). "Structured illumination fluorescence microscopy using Talbot self-imaging effect for high-throughput visualization". arXiv:1801.03540 [physics.optics].
  12. ↑ Isoyan, A.; Jiang, F.; Cheng, Y. C.; Cerrina, F.; Wachulak, P.; Urbanski, L.; Rocca, J.; Menoni, C.; Marconi, M. (2009). "Talbot lithography: Self-imaging of complex structures". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 27 (6): 2931–2937. Bibcode:2009JVSTB..27.2931I. doi:10.1116/1.3258144.
  13. ↑ Spagnolo, G Schirripa; Ambrosini, D.; Paoletti, D. (2002). "Displacement measurement using the Talbot effect with a Ronchi grating". Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 4 (6): S376–S380. Bibcode:2002JOptA...4S.376S. doi:10.1088/1464-4258/4/6/383.
  14. ↑ Shakher, Chandra; Agarwal, Shilpi (2018). "Low-frequency in-plane vibration monitoring/measurement using circular grating Talbot interferometer". Optical Engineering. 57 (5): 054112. Bibcode:2018OptEn..57e4112A. doi:10.1117/1.OE.57.5.054112. S2CID 125924183.
  15. ↑ Shakher, Chandra; Daniel, A. J. Pramila (1994). "Talbot interferometer with circular gratings for the measurement of temperature in axisymmetric gaseous flames". Applied Optics. 33 (25): 6068–6072. Bibcode:1994ApOpt..33.6068S. doi:10.1364/AO.33.006068. PMID 20936022.
  16. ↑ Agarwal, Shilpi; Kumar, Manoj; Shakher, Chandra (2015). "Experimental investigation of the effect of magnetic field on temperature and temperature profile of diffusion flame using circular grating Talbot interferometer". Optics and Lasers in Engineering. 68: 214–221. Bibcode:2015OptLE..68..214A. doi:10.1016/j.optlaseng.2015.01.004.
  17. ↑ Fort, C.; Florou, E.I.; Habukawa, M.; André, M.A.; Bardet, P.M. (2020). Towards experimental measurement of interfacial shear stress in a turbulent liquid-air layer. 33rd Symposium on Naval Hydrodynamics. Osaka,Japan.
  18. ↑ Fort, Charles; André, Matthieu A.; Pazhand, Hatef; Bardet, Philippe M. (2020). "Talbot-effect structured illumination: pattern generation and application to long-distance μ-MTV". Experiments in Fluids. 61 (2): 40. Bibcode:2020ExFl...61...40F. doi:10.1007/s00348-019-2870-7. S2CID 213543686.


बाहरी संबंध

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