یکی از موضوعاتی که در چند سال اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است، مواد چپگرد می باشد. مواد چپگرد به دسته ای از مواد اطلاق می شود که دارای ? و µ منفی می باشند و بردارهای ، و در آن ها از قانون دست چپ پیروی می کنند. در این پایان نامه، به بررسی ضرایب اپتیکی مواد چپگرد متشکل از نانو سیم های فلزی پرداخته و نشان می دهیم چگونه می توان محدوده طیفی ضریب شکست منفی را به سمت طول موج های نور مرئی بسط داد. شبیه سازی های ما نشان می دهد که با کاهش شعاع نانو سیم ها و یا با افزایش چگالی نانو سیم ها در کامپوزیت می توان در محدوده مرئی به ضریب شکست منفی دست یافت. یکی از مهم ترین کاربردهای این دسته از مواد استفاده از آنها در سنسورهای پلاسمون سطحی می باشد. نتایج محاسبات نشان می دهد، استفاده از مواد چپگرد در ساختار سنسورهای پلاسمون سطحی، باعث افزایش حساسیت سنسور خواهد شد.

در این پروژه به صورت تجربی و نظری نشان داده می شود که در اثر برهمکنش یک لیزر با شدت بالا و یک محلول نانو ذره ای، اثرات غیر خطی به وجود می آید. همچنین با استفاده از تکنیک انحراف سنجی ماره، علامت ضریب شکست غیر خطی محلول نانو ذره به صورت شهودی قابل تعیین است. روش ارائه شده در این پروژه دارای این مزیت بزرگ است که بدون انجام محاسبات پیچیده می توان علامت ضریب شکست غیر خطی را به دست آورد. تحلیل فوق الذکر بر روی محلول نانو ذرات طلا در آب مورد آزمون قرار گرفت و علامت ضریب شکست مربوطه منفی به دست آمد. همچنین با استفاده از تکنیک انحراف سنجی ماره روشی برای اندازه گیری ضریب شکست غیر خطی نانو ذرات طلا معلق در آب ارائه داده شده است. در این روش با تحلیل انحرافات فریزهای های ماره توزیع فضایی تغییرات ضریب شکست بر حسب فاصله در نرم افزار matlab رسم می شود وسپس با استفاده از آن ضریب شکست غیر خطی نانو ذرات طلا محاسبه می گردد. با بکارگیری انحراف سنجی ماره ضریب شکست غیر خطی محلول نانو ذره ای و ضریب جذب آن به طور همزمان محاسبه می شود. که ضریب جذب محیط 2/6753=? بر حسب cm^-1 و6-^10*2/0444-=n2 بر حسب cm^2w^-1 برای نانو ذرات طلا معلق در محیط آب بدست آمده است

تابع انتقال اپتیکی و اندازه آن تابع انتقال مدولاسیون (mtf) یک فاکتور بسیار مهم برای ارزیابی کیفیت عملکرد یک سیستم تصویر ساز است. نمودار mtf، تفکیک پذیری سیستم را بیان می کند. روش های بسیاری برای اندازه گیری mtf سیستم تصویربردار از جمله دوربین ccd ارائه شده است. از مهمترین مشکلات اکثر این روش ها، وابستگی mtf به مکان و موقعیت قرار گیری شئ نسبت به آرایه ccd است. در این پایان نامه با بررسی تجربی و نظری فریزهای ماره و اندازه گیری تابع تراگسیل ماره حاصل از بر هم نهی دو تصویر مشابه ثبت شده توسط ccd، و همچنین فریزهای ماره حاصل از بر هم نهی تصویر یک توری رانکی و آرایه ccd، mtf دوربین ccd اندازه گیری شده است. این روش یک روش دقیق، ساده و ارزان قیمت برای محاسبه mtf دوربین های ccd است که کلیه آرایه های ccd را مورد آزمون قرار می-دهد. بنابراین mtf به دست آمده از این روش، میانگین mtf کل آرایه ها است. در این پروژه به عنوان نمونه،mtf دوربین ccd ساخت شرکت thorlab، به روش ماره و در دو حالت مجهز به عدسی و بدون عدسی اندازه گیری شده است. با مقایسه نمودارهای به دست آمده، mtf سیستم که شامل دوربین و عدسی است و همچنین mtf دوربین محاسبه شده است و میزان تغییر mtf و دلایل این تغییرات بررسی شده است. همچنین با به کار گیری این روش، علاوه بر mtf، ptf سیستم نیز اندازه گیری شده و در نتیجه otf سیستم به دست می آید.

در این پایان نامه برای بررسی خواص آماری تهی جاها در ساختارهای بزرگ مقیاس خوشه های کهکشانی در سه بعد از تابع احتمال تهی جاها(vpf) استفاده شده است. این مطالعه بر روی داده های کاتالوگ maxbcg که زیر مجموعه ای از نقشه sdss است و در آن 13823 خوشه کهکشانی معرفی شده، انجام شده است. این خوشه ها از یک نمونه محدود به حجم در یک محدوده 0.5 مگاپارسک مکعبی از فضا و در مساحتی 7500 درجه مربعی از آسمان با انتقال به سرخ هایی در محدوده 0.1 تا 0.3 انتخاب شده اند. برای قابل استفاده شدن داده های خام نقشه برای یافتن تهی جاها و محاسبه vpf، تصحیحات مختلفی شامل برش داده،تبدیل بُعد و میل به طول و عرض و تبدیل انتقال به سرخ به فاصله در دستگاه مختصات همراه روی آنها انجام شده است. به منظور ارزیابی قابلیت تابع vpf در تشخیص ساختارهای بزرگ مقیاس نتایج به دست آمده در خوشه های کهکشانی با تابع احتمال تهی جا در توزیع های تصادفی که فاقد هر گونه ساختار هستند،مقایسه شده است. نتیجه مقایسه نشان می دهد که تابع vpf توان تشخیص ساختار بزرگ مقیاس را تا فواصل 20 مگاپارسک دارد که چندین برابر قطر بزرگ ترین خوشه-هاست. از این رو vpf که در این رساله اَلگوریتم محاسبه آن نیز معرفی شده است،روش آماری مناسبی برای مقایسه داده های رصدی و شبیه سازی های ساختار بزرگ مقیاس به شمار می رود.

در این پایان نامه روش بیضی سنجی معرفی می شود که در آن از یک تاخیر انداز به نام تیغه بابینه جهت اندازه گیری پارامترهای بیضی قطبش استفاده می کند .با تحلیل تداخل مولفه های نور بیضوی در عبور از تیغه بابینه و همچنین یافتن ارتباط بین موقعیت مکانی فریزها و ضخامت تیغه ، فرمول بندی مربوطه صورت می گیرد . سپس به صورت تجربی با اندازه گیری میزان جابه جایی منحنی توزیع شدت بر حسب ضخامت که با اضافه کردن یک قطبش گر خطی بین نمونه و تیغه بابینه اتفاق می افتد،پارامتر مربوط به بیضی سنجی محاسبه می گردد و همچنین با یافتن زاویه تحلیلگرگردان که نمایانی فریزها در آن زاویه بیشینه می شود پارامتر بیضی سنجی به دست می آید .جهت آزمودن روش مطرح شده از تیغه سولی- بابینه که ضخامت آن قابل تغییر است استفاده شده و با توجه به جا به جایی منحنی توزیع شدت و همچنین منحنی نمایانی ، پارامتر های بیضی سنجی مربوط به یک نورآزمون با قطبش های مختلف بصورت تجربی اندازه گیری می شود که با دقت خوبی با مقادیر واقعی مورد انتظار تطبیق دارد .در نهایت با تحلیل نور بازتابیده از یک نمونه شیشه با استفاده از این روش پارامترهای بیضی قطبش مربوط به نمونه اندازه گیری شده و ضرایب اپتیکی وابسته به آن محاسبه می شود.

در این پایان نامه بطور نظری و تجربی نشان داده می شود که با بررسی فریزهای ماره دو تصویر مشابه یک توری خطی که توسط یک دستگاه تصویرساز گرفته می شوند، با جابجایی تصاویر نسبت به هم در دو بعد، می توان ابیراهیها، mtf و ptf دستگاه را مشخص نمود. با بررسی فریزهای ماره در فرکانسهای فضایی مختلف ، منحنی otf سیستم را می توان بدست آورد. ابیراهیهای کروی، کما،آستیگماتیسم و انحنای میدان که بر mtf تاثیرگذارند، نمایانی فریزهای ماره را کاهش میدهند و اعوجاج که بر ptf تاثیرگذاراست ، موجب انحراف فریزهای ماره می شود.