Монохроматичность

Величины о и Но называются амплитудами волн v — ее частотой % = с/ — длина волны (где с — скорость света). Если частота v и длина волны % постоянны и не зависят от времени t, волна монохроматична. Реальные колебания и волны не являются идеально монохроматическими. [c.117]

Немонохроматическое колебание можно представить в виде суммы (конечного или бесконечного числа) идеальных монохроматических колебаний, и чем выше монохроматичность, тем в меньшем интервале частот группируются частоты его монохроматических составляющих. [c.117]

Если амплитуда, частота, фаза, направление распространения и поляризация электромагнитной волны постоянны или изменяются, но не хаотически, а упорядоченно, по определенному закону, то такая волна когерентна. Строго монохроматичная волна всегда когерентна, а взаимная когерентность двух не- [c.117]

Для технологических применений энергии света необходима его фокусировка на минимально возможной площади, что в случае полихроматического излучения неосуществимо. При монохроматическом излучении теоретически диаметр сфокусированного луча лежит в пределах 1,0...0,4 мкм, но отсутствие идеальной монохроматичности и когерентности луча может несколько увеличить этот диаметр. Монохроматический свет достаточной интенсивности получить при помощи обычных источников не представляется возможным. [c.118]

Монохроматичность лазерного излучения. Как уже отмечалось, энергетические уровни атомов обладают определенной шириной, [c.386]

Высокая монохроматичность лазерного излучения обусловлена еще и тем, что при выборе специального режима генератора из возможных мод отбираются те, которым соответствуют весьма малые числа /п . В результате ширина спектральных линий для оптических квантовых генераторов становится значительно меньше, чем ширина спектральной линии люминесценции . [c.387]

В этой связи следует обратить внимание на то, что до появления оптических квантовых генераторов считалось принципиально невозможным преодоление предела существующей до тех пор монохроматичности, определяемой естественной шириной спектральной линии, обусловленной, в свою очередь, конечностью времени высвечивания отдельного атома. [c.387]

Ультракороткие волны (УКВ) представляют чрезвычайный интерес для решения многих важнейших технических задач. Это связано с тем, что для передачи энергии и получения направленного излучения выгодно увеличивать частоту колебаний (см. 1.5). Революция в технике УКВ" произошла в 1930 — 1940 гг., и теперь устройства, на которых были проведены знаменитые опыты Герца, Попова и др., представляют лишь исторический интерес. Основной недостаток передатчика Герца — это затухание колебаний и большая ширина спектра излучаемых частот. В современных генераторах УКВ (клистронах и магнетронах) взаимодействие электронного пучка и волн, возникающих в резонаторе, происходит по-иному, что позволяет поднять верхнюю границу частот (v 30 ГГц) и резко увеличить мощность сигнала, достигающего иногда десятков миллионов ватт в им пульсе. Положительными свойствами подобных излучателей являются высокая монохроматичность электромагнитной волны (излучается строго определенная частота) и крутой фронт временных характеристик сигнала. В качестве приемника УКВ-излучения обычно используют вибратор или объемный резонатор с кристаллическим детектором, имеющим резко нелинейные свойства, с последующим усилением низкочастотного сигнала. [c.10]

Теперь необходимо более подробно исследовать эти свойства электромагнитных волн. Этими основными характеристиками служат наличие плоского фронта, монохроматичность и существование определенной поляризации излучения. Разберем их последовательно, уделяя особое внимание вопросу о том, в какой степени такую абстракцию можно реализовать на опыте. [c.31]

Как уже упоминалось, для любой радиации следует различать сплошной и линейчатый спектры. В диапазоне УКВ переход от вибратора Герца к современным источникам (клистрон, магнетрон) означает переход от сплошного спектра к линейчатому. Клистрон излучает волну строго определенной длины (например, >- я 3 см). Измерить эту длину нетрудно (см. 2.1), h i определение степени монохроматичности такого источника требует достаточно тонких опытов, рассмотрение которых увело бы нас далеко за рамки нашего курса. [c.33]

Если приемник радиации реагирует (как это обычно бывает) на , то можно измерить расстояние между двумя узлами или двумя пучностями Е и определить длину волны. Такой метод, впервые примененный в классических экспериментах Герца с дециметровыми волнами, нетрудно проиллюстрировать, используя технику УКВ (Х 3 см), что облегчается высокой степенью монохроматичности излучения клистрона. В этом опыте электромагнитная волна падает под прямым углом на поверхность какого-либо вещества, хорошо отражающего УКВ, например на лист металла. Приемник УКВ, перемещаемый вдоль линии распространения волны (рис. 2.4), будет регистрировать пучности вектора Е, расстояние между которыми составит примерно 1,5 см. [c.77]

В последнее время световое давление снова привлекло внимание исследователей. Для экспериментов в этой области оказались весьма удобными некоторые свойства лазеров, а именно монохроматичность излучения и эквивалентность лазера точечному источнику света. Лазерное излучение может быть сфокусировано с высокой точностью . При использовании хороших оптических систем (см. 6.8) можно сфокусировать лазерное излучение в пятно с радиусом того же порядка величины, что и длина волны генерации. Простые оценки показывают, что если в фокусе лазерного излучения мощностью 1 Вт (такая большая мощность легко реализуется, например, в аргоновом лазере, генерирующем в зеленой области спектра) оказывается малая частица с массой 10 г, полностью отражающая излучение, то под действием светового давления она должна получить ускорение, в миллион раз превышающее ускорение свободного падения. [c.111]

При описании интерференционных явлений часто используют понятия временной и пространственной когерентности. Временную когерентность обычно связывают со степенью монохроматичности исследуемых колебаний, а степенью пространственной когерентности характеризуют геометрию экспериментов. В дальнейшем (см. 5.3) понятие пространственной когерентности подробно обсуждается при рассмотрении наложения интерференционных картин от многих элементарных источников, образующих протяженный источник света. [c.179]

Раньше мы исходили из представления о строго монохроматическом излучении, порождаемом колебаниями вполне определенной частоты (И = 2пс/ /.. Но в реальных экспериментах используют источники света, излучающие в достаточно широком интервале частот с той или иной степенью монохроматичности излучения. Охарактеризуем степень монохроматичности величиной А>. — интервалом длин воли ( от /. до 4 А/.), в котором сконцентрировано излучение. [c.212]

Легко установить общую связь между степенью монохроматичности излучения и тем порядком интерференции, который можно наблюдать. Полученная зависимость пригодна как в случае монохроматизации излучения, так и при ограничении селективности приемника. [c.212]

Если наблюдать интерференцию при излучении высокой монохроматичности, например освещать пластину светом одной линии линейчатого спектра, ширина которой обычно не превышает = 0.01 А, то допустимая толщина пластины возрастет в 10 раз. В оптических экспериментах часто применяют яркую зеленую линию ртути, которую легко выделить из спектра ртути соответствующим фильтром. В этих условиях не представляет труда наблюдать интерференционную картину со стеклянными пластинами толщиной в несколько сантиметров, которые и используются в различных интерферометрах. [c.213]

Учет высказанных соображений о степени монохроматичности излучений позволяет правильно оценить допустимую толщину пластин. Переходя к способам наблюдения интерференционных полос разной локализации, будем считать, что пластины тонкие , т.е. можно работать с протяженными источниками света, без каких-либо дополнительных монохроматоров. Рассмотрим отдельно два упоминавшихся выше наиболее важных предельных случая локализации интерференционных полос. [c.213]

Обычно с помощью интерферометров решают вполне определенные физические и технические задачи (например, измерение длин или углов, определение показателя преломления и т.д.). Наблюдение интерференционной картины становится не целью исследования, а средством проведения того или иного измерения. Поэтому оптическая схема интерферометра должна удовлетворять ряду дополнительных требований. Для повышения точности часто вводят значительную разность хода между интерферирующими пучками и работают в высоких порядках интерференции. В таких случаях используют относительно высокую степень монохроматичности излучения резко повышаются и требования к юстировке оптической системы. В дальнейшем рассказано также об исследованиях, в которых интерферометры применяют для изучения основных характеристик излучения (степени монохроматичности, длины волнового цуга и др.). [c.221]

Чем длиннее интервал 4 — по сравнению с периодом Т, т. е. чем большее число волн данного периода испускается за время работы источника, тем более монохроматическим может считаться его излучение. Вообще, чем медленнее меняется амплитуда с течением времени, тем более монохроматична волна. [c.34]

Разобранный пример ясно показывает, что изменение амплитуды во времени влечет за собой нарущение монохроматичности волны и появление новых частот. [c.35]

Изменение амплитуды во времени означает вариацию интенсивности и носит название модуляции. Модулировать можно не только амплитуду, но и фазу волны. Модуляция фазы также означает нарушение монохроматичности. [c.35]

Понятно, что в этом случае необходимы источники света очень высокой степени монохроматичности. В. П. Линник сконструировал микроинтерферометр , представляющий собой маленький интерферометр Майкельсона, надевающийся на обычный микроскоп. Этот прибор позволяет наблюдать и измерять мельчайшие неровности поверхности и может служить для исследования качества поверхности. [c.136]

Очевидно, что чем длиннее цуг, испускаемый атомом, т. е. чем монохроматичнее свет, тем при большей разности хода возможна интерференция. В случае газоразрядных источников света в приборе Майкельсона удавалось наблюдать интерференцию при разности хода около полумиллиона длин волн. Опыты этого рода могут служить для характеристики процессов при излучении атома (см. 22). Обратно, располагая источником монохроматических волн, можно осуществить интерференцию при огромной разности хода и таким образом определить длину волны с очень большой точностью. Для некоторых лазерных источников света (гелий-неоновый лазер, например) ширина спектра излучения составляет 10 —10 с , что позволяет наблюдать интерференцию при разности хода в 10 —10 длин волн. [c.143]

Изучение большого числа линий в спектрах излучения ряда веществ привело к выявлению нескольких спектральных линий, имеющих при определенных условиях очень высокую степень монохроматичности и воспроизводимости средней длины волны. В 1960 г. Генеральная конференция по мерам и весам приняла рещение о замене метра новым эталоном длины. За основу была выбрана оранжевая линия одного из изотопов криптона (Кг ) после тщательного сравнения длины волны этого излучения с длиной метра по определению принято 1 м = 1650763,73 Кг . [c.144]

Монохроматичность излучения некоторых газовых лазеров составляет (в относительной мере) 10" и даже 10" , что существенно лучше монохроматичности эталонного излучения (приблизительно 10" ). Однако воспроизводимость длины волны излучения этих лазеров (т. е. степень совпадения длин волн у лазеров, построенных в различных лабораториях) в настоящее время, по-видимому, не превосходит воспроизводимости эталонной длины волны. Можно думать, что усовершенствование лазерной техники и углубленное [c.144]

Основные физические идеи голографии были сформулированы Д. Габором в 1948 г. в связи с проблемой повышения разрешающей способности электронных микроскопов. Габор подтвердил свои теоретические соображения экспериментами в оптической области спектра. Однако в силу указанных трудностей голография развивалась очень медленно вплоть до создания оптических квантовых генераторов, излучение которых, по самому принципу их работы, исключительно монохроматично и обладает высокой степенью про- [c.260]

Поверхностная закалка при нагреве лазером. Лазеры — это генераторы света (квантовые генераторы оптического диапазона). В основу их работы положено усиление электромагнитных колебаний при помощи индукцированного излучения атомов (молекул). Лазерное излучение монохроматично, распространяется очень узким пучком и характеризуется чрезвычайно высокой концентрацией энергии. Для промышленных целей применяют лазеры, у которых в качестве активных тел, т. е. источников генерируемого излучения, служат 1) твердые тела (твердотельные лазеры) рубины, иттрий-алюминиевые гранаты (ИАГ) и стекла, активированные неодимом [c.225]

В свете этих представлений высокая монохроматичность лазерного излучения остается непонятной. Однако если обратить внимание на роль резонатора при образовании системы стоячих волн, то этому можно найти объяснение. Согласно формуле (17,12), стоячие волны возникают только при т = - 1, 2, 3,. .. (типы колебаний, соответствующие разным значениям т, называются модами). Можно оценить порядок числа мод для конкретного случая, например при L 10 см, I 5000 А, как следует из формулы (17.12), т 10 Однако в резонаторе возникнут не все моды, а лишь не-дшогие 113 них, которые одновременно удовлетворяют и условию, связывающему частоту излучения с разностью энергетических уровней атома активной среды, с учетом ширины данных уровней. Несколько таких мод представляют собой очень узкие линии, частоты которых отстоят друг от друга на Av = /2L. [c.387]

Шаправленность лазерного излучения. Лазерное излучение кроме высокой монохроматичности обладает также свойством остронапра-вленности. Это объясняется как свойством индуцированного излучения, так и воздействием резонатора. Однако, несмотря на это, из-за явления дифракции строго параллельный пучок света получить принципиально невозможно. Как известно, при любом ограничении фронта волны имеет место дифракция. Так как при генерации света в лазере фронт световой волны ограничивается окружностью основания кристалла рубина или же зеркала диаметром D, то, согласно теории дифракции, угол минимального расхождения лучей [c.387]

Высокая монохроматичность, остронаправленность и большая мощность лазерного излучения делают их ценным источником света для ведения научно-исследовательских работ. [c.388]

Значение принятой идеализации (т = оо) велико именно потому, что любой импульс можно представить в виде суммы (конечной или бесконечной) гармонических функций вида oi os(fiiii — 9j). Существуют серьезные основания, в силу которых разложение по гармоническим функциям представляется с точки зрения физика наиболее целесообразным по сравнению с любой другой возможной математической операцией. Мы еще вернемся к вопросу о разложении излучения в спектр (см. 1.6), а сейчас имеет смысл выяснить степень монохроматичности излучения тех или иных источников электромагнитных волн и указать основные способы монохроматизации радиации (т. е. уменьшения интервала частот Av). [c.33]

Существуют лазеры, излучающие эиерг ию импульсами, длительность и частоту повторений которых можно варьировать. В частности, очень распространены импульсные лазеры на рубине (/. а 0,69 мкм) и неодимовом стекле (/ г 1,06 мкм), мощность которых может достигать нескольких мегаватт, а в специальном режиме гигантских импульсов — значений ]() Вт и более. Однако при столь большой мощности уширяется спектр и уменьшается монохроматичность излучения. [c.35]

За последние годы существенно развилась физика лазеров, включающая в себя как создание новых типов лазеров, так и использование их для решения различных научных и практических задач. Указанные вьппе свойства лазерного излучения (в первую очередь монохроматичность и направленность) определяют возможность применения этих новых источников света для передачи сигналов, взаимодейстьши света с веществом и других актуальнГ)1х задач. [c.35]

Однако утверждение о высокой монохроматичности лазерногх) излучения нуждается в уточнении. Ниже будет показано (см. 1.6, 5.7), что в силу ряда причин линия любого излучателя будет уширена. Для газовых лазеров He—Ne, Аг" и др. это уширение обусловлено хаотическим тепловым движением атомов (эффект Доплера) и будет определяться длиной излучаемой волны, температурой газа и массой его атомов (см. 7.3). Но ггри исследовании излучения такого лазера (гриборами вьк окого разрешения (см. 5.7) можно показать, что вся излучаемая энергия сосредоточена в нескольких аномально узких линиях внутри контура усиления — продольных модах, соответствующих определенным типам колебаний (рис. 1.10,а). Физическая причина [c.35]

При общем изучении явления поляризации необходимо объяснить, как возникает характеризующейся осевой симметрией обычный неполяризованный свет. Решением уравнений Максвелла служит строго монохроматическая волна, и потому она обязательно должна быть поляризована (в общем случае эллиптически). Лишь обрыв колебаний (нарушение монохроматичности волны) приводит к исчезновению данной поляризации излучения. Именно так обстоит дело в оптике, где в среднем через каждые 10 с происходит затухание колебаний. Если бы поляризацию исследова.пи безынерционной аппаратурой, то можно было бы обнаружить смену раз.личных. эллипсов через столь малые промежутки времени. Но создать такую аппаратуру трудно, любое приспособление, пригодное для исследования поляризации, неизбежно инерционно, и, наблюдая ( стсственный свет, мы усредняем изменение его поляризации за промежуток времени, значительно превышаюгций 10 с. Tate и возникает осевая симметрия колебаний вектора Е (неполяризованный свет), которая и наблюдается на опыте. [c.37]

К вопросу о саяии м< жду степенью монохроматичности источника и наблюдаемым порядком интерференции [c.211]

Если пластина достаточно толста, то интер-ферирующие лучи / и 2 разведены на значи тельное расстояние и в любой из них нетрудно ввести кювету с изучаемым веществом или какой-либо другой объект, создающий дополнительную разность хода Д, которую можно измерить. Однако с увеличением толщины плас гины возникают дополнительные трудное и, которые были частично охарактеризованы в 5.3. Для сведения интерферирующих лучей и компенсации разности хода, создаваемой пластиной, расщепляющей пучки 1 и 2, удобно использовать вторую стеклянную пластину такой же толщины. Это смягчает требования к монохроматичности света, проходящего через интерферометр. Такая схема из двух толстых стеклянных пластин, разделенных воздушной прослойкой, реализуется в интерферометре Жамена. [c.222]

Экспериментальная кривая видимости, полученная Майкельсоном для красной линии кадмия (л == 6439А), изображена на рис. 5.46. Как мы видим, наблюдается отличное согласие этой кривой с расчетной для одиночной линии, позволяющее определить ее ширину. Высокая монохроматичность красной линии кадмия была подтверждена последующими измерениями, и линия /. = 6439А долгое время использовалась в качестве основного стандарта в метрологических работах. [c.231]

Современный этап развития оптики, начало которого можно датировать 1960 г., характеризуется новыми, весьма своеобразными чертами. Фундаментальные свойства света — волновые, квантовые, его электромагнитная природа — находят все более разнообразные и глубокие подтверждения и применения, продолжая служить основой для понимания всей совокупности оптических явлений. Однако круг этих явлений неизмеримо расширился. В начале 60-х годов были созданы источники с высокой степенью монохроматичности и направленности излучаемого ими света — так называемые оптические квантовые генераторы или лазеры. Распространение лазерного излучения и его взаимодействие с веществом во многих случаях протекает в существенно иных условиях, чем в случае излучения обычных, нелазерных источников, и конкретные явления приобретают совершенно новые, неизвестные ранее черты. Сказанное относится к отражению, преломлению, дифракции, рассеянию, поглощению и к другим основным оптическим явлениям (см. ГЛ. ХЬ, ХЫ). [c.25]

Опыт показывает, что когда два независимых источника света, например две свечи, или даже два различных участка одного и того же светящегося тела посылают световые волны в одну область пространства, то мы не наблюдаем интерференции и констатируем сложение интенсивностей. После изложенного в предыдущих параграфах мы не можем, конечно, считать результаты такого опыта доказательством несостоятельности волновых представлений о свете. Отсутствие устойчивой (наблюдаемой) интерференционной картины может обозначать только, что наши источники не посылают когерентных волн. Это означает, следовательно, что посылаемые источниками волны — немонохроматические (см. 12). То обстоятельство, что даже с наилучшими в смысле монохроматичности источниками (свечение разреженных газов) мы не можем получить интерференции от независимых источников, есть доказательство того, что ни один источник не излучает строго монохроматического света. Сказанное относится ко всем нелазерным источникам света. [c.69]

Однако высокая монохроматичность лазерного излучения допускает наблюдение интерференции световых пучков, излучаемых двумя разными лазерами. На рис. 4.2 приведена микрофотограмма интерференционной картины, созданной лазерными пучками от двух разных лазеров отчетливо видно периодическое распределение максимумов и минимумов интенсивности света. [c.69]

В дальнейших рассуждениях предположим, что свет, которым мы пользуемся, монохроматичен. Теперь, когда главное затруднение, связанное с немонохроматичностыо волн (отсутствие когерентности), обойдено благодаря приему Френеля, мы не делаем принципиальной ошибки, считая наши волны монохроматическими, и лишь упрощаем расчеты. В дальнейшем будет показано, какие изменения вносит в действительно наблюдаемую картину то обстоятельство, что волны не строго монохроматичны. [c.75]

В приборе, подобном интерферометру Майкельсона или эталону Фабри—Перо, мы имеем дело с интерференцией лучей, обладающих огромной разностью хода (около миллиона длин волн). Поэтому для наблюдения интерференции требуется очень большая монохроматичность света. Физическая причина, в силу которой немонохроматический свет не может давать интерференционных картин при большой разности хода, лежит в следующем. Как мы видели в 4, степень монохроматичности определяется длительностью правильного синусоидального колебания, имеющего место при излучении света. Другими словами, чем больше правильных синусоидальных колебаний с неизменной амплитудой и фазой свершится в атоме раньше, чем прекратится его излучение, тем более моно-хроматичен испускаемый им свет. Всякий обрыв правильного сину- [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...