LASER ed onde TEM

From: ErbaLibera <redshift.far_at_libero.it>
Date: Tue, 13 Apr 2010 14:07:47 GMT

Salve a tutti,
sto studiando alcune cose sui LASER e che mi servono per la tesi che sto
facendo.

Dai corsi di ottica standard mi sembra che spesso vengano tralasciate
delle cose molto importanti, che in effetti anche i libri di ottica che
sto studiando [Hecht E. - Optics; Chang W. - Principle of Laser and
Optics; Svelto O. - Principles of Lasers] provano ad accennare
brevemente ma poi ti lasciano tutti con il dubbio.

Vado subito al dunque.

I fasci laser sono tipicamente trattatati come onde piane, per� noi
sappiamo che in realt� hanno sezione finita (generalmente l'intensit�
del campo elettrico � distribuito in modo gaussiano intorno all'asse
centrale) ovvero le superfifici a fase costante (piani ortogonali alla
direzione di propagazione) non corrispondono con le superfici ad
intensit� costante (superfici cilindriche con R=cost dall'asse centrale
di propagazione). Le onde piane, invece, sono proprio caratterizzate dal
fatto che le superfici ad intensit� costante sono anche a fase costante,
ed inserendo tali soluzioni nelle eq.ni di Maxwell si giunge al fatto
noto che il vettore di propagazione (k), il campo elettrico (E) ed il
campo magnetico (B) formano una terna di vettori mutuamente ortogonali
(per l'appunto onde TEM). Per tale fatto il libro di Hecht (cap.13)
parla di "inhomogeneous wave" come se volesse distinguerle da quelle
"homogeneous" (le onde piane) per� poi non dice pi� nulla al riguardo
(lasciandoti a bocca asciutta); il Chang e lo Svelto, invece, parlano di
"TEM approximation", ma anche questi poi non vanno oltre.
Un'altro caso che mi � capitato di studiare (sull'Hecht) riguarda la
riflessione totale che subisce la luce nel passare da un mezzo ad indice
di rifrazione pi� alto ad uno pi� basso (rifl. interna) quando l'angolo
di incidenza � maggiore di quello critico (per una data frequenza). Come
� noto si viene a formare un'onda evanescente nel secondo mezzo (nella
direzione ortogonale alla sup. di separazione). Di nuovo l'Hecht parla
di "inhomogeneous wave" abbiamo che i piani a fase costante sono quelli
ortogonali contamporaneamente alla sup. di separazione e al piano di
polarizzazione, mentre le sup. ad ampiezza costante sono parallele alla
sup. di separazione. In questo caso per� ho fatto i conti (sono quasi
banali) per onda incidente polarizzata sia S che P: nel primo caso
l'onda "evanescente" presenta una componente del campo B parallela alla
parte reale del vettore k (ovvero ortogonale ai piani fase cost.),
mentre il campo E rimane ortogonale a k (la parte reale), nel secondo
caso, invece, il campo che rimane trasverso � B mentre E presenta una
componente non nulla nella direzione di propagazione (comp. reale di k).
Quindi mi sembra evidente che nel caso di onda evanescente non si possa
parlare minimamente di TEM.
Ora mi sorge il dubbio che una TEM debba per forza essere un'onda di
tipo "homogeneous" (come le onde piane o quelle sferiche) e quindi che
il beam di un laser (tipicamente gaussiano) nel vuoto non sia mai una
TEM. Voi che ne dite? Io purtroppo non sono riuscito a trovare ulteriori
delucidazioni.

Grazie dell'attenzione,
EL
Received on Tue Apr 13 2010 - 16:07:47 CEST