Взаимодействие с излучением в неоднородной среде

Изучение закономерностей взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона с атмосферой как поглош.ающей, рассеивающей и случайно-неоднородной средой достигло сегодня такого уровня, при котором стало возможным получение надежных количественных данных о поглощении и рассеянии солнечного и любого другого оптического излучения для данной реальной физической модели атмосферы с высоким пространственно-временным разрешением и с учетом атмосферной турбулентности, Другими словами, в настоящее время достигнут существенный прогресс в решении прямых задач проблемы распространения электромагнитных волн оптического диапазона в атмосфере. Одновременно значительно продвинуто и решение соответствующих обратных задач, являющихся основой современных достаточно развитых дистанционных методов оптического зондирования атмосферы (как пассивных, так и активных). [c.5]

В достаточно плотном газе за счет межмолекулярного взаимодействия происходит полное или частичное снятие вырождения энергетических уровней молекул, а также сильное перемешивание состояний с различными М и /. В [3] отмечается, что дипольные моменты переходов между такими состояниями можно представить также в виде суммы линейных и круговых диполей. При отсутствии внешних полей постоянные дипольные моменты молекул равномерно распределены по всем ориентациям, дипольные же моменты отдельных переходов анизотропны. Следовательно, газ, даже в отсутствие внешнего поля, является поляризационно неоднородной средой, и результат взаимодействия излучения с газом а, следовательно, и форма контура спектральной линии будет зависеть от поляризации излучения. [c.103]

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОПТИКА — раздел оптики, изучающий оптич. явления н процессы, для описания и-рых используются статистич. понятия и стохастич. методы анализа. С, о. включает большой круг проблем изучение шумов и флуктуаций в источниках оптич. излучения, статистич. проблемы взаимодействия световых полей с веществом, исследование распространения оптич. волн в случайно неоднородных и турбулентных средах, статистич. проблемы приёма и обработки информации в оптич. диапазоне длин волы п т. л. [c.664]

Вместе с тем, все новые и новые практические задачи поиска, разведки и добычи нефти и газа в сложных геологических условиях, требуют использования новых специальных методологических подходов, применения новых физических принципов и соответствующего математического аппарата и создания на их основе новых систем наблюдения физических полей, новых принципов обработки информации и нового программного обеспечения. К числу недостаточно изученных геофизических эффектов взаимодействия упругих волн с геологическими средами отнесем разнообразные перекрестные эффекты - эффекты преобразования энергии акустического поля в энергию электромагнитных излучений, гидродинамическую энергию, тепловую энергию. Недостаточно изучены эффекты переизлучения упругих волн (из низкочастотных в высокочастотную область) на разнообразных неоднородностях (границах, ансамблях трещин, каверн, включений и т.п.). В ближайшие годы, по-видимому, внимание исследователей привлекут эффекты автоколебаний, возникающих в пластах, насыщенных углеводородными флюидами и водой. [c.3]

Переходное излучение возникает при равномерном и прямолинейном движении источника возмущений, не обладающего собственной частотой, в неоднородной среде или вблизи такой среды [6.16]. Впервые этот эффект был описан В.Л. Гинзбургом и И.М. Франком [6.17], ко-торые проанализировали излучение электромагнитных волн, возни кающее при пересечении заряженной частицей границы раздела вакуум-идеальный проводник. Уже из первых работ, посвященных переходному излучению, стало очевидно, что данный эффект является общефизическим , т.е. имеет место для волн различной физической природы. Вследствие этого, наряду с интенсивными исследо ваниями переходного излучения электромагнитных волн, начиная с 1962 г., начали появляться работы по переходному излучению звука 6.20]. К настоящему времени переходному излучению волн посвящено огромное количество статей, несколько обзоров [6.15, 6.28], в 1984 г. вышла монография [6.16], достаточно полно осветившая переходное излучение в классической электродинамике. Настоящая глава посвящена переходному излучению упругих волн, возбуждаемых движущимися по неоднородным упругим системам механическими объектами. Наглядным примером такой системы является железнодо рожный путь. Колеса поезда, прижатые силой тяжести к рельсам, возбуждают в пути упругие волны. Упругие волны возбуждает и движущийся пантограф (токосъемник) поезда, взаимодействующий с проводами системы токосъема. Здесь излучение обусловлено наличием в подвеске зажимов, фиксаторов, воздушных стрелок и т.п. [c.231]

В большинстве ранних работ, посвященных резонансным нелинейным взаимодействиям волн, среда считалась безграничной и однородной. Серьезное внимание к раснадным процессам в неоднородных средах было привлечено в связи с проблемой преобразования энергии мощного лазерного излучения в плазменные колебания. Уже из первых работ, посвященных резонансным волновым взаимодействиям в неоднородных средах, следовало, что неоднородность существенно изменяет характер этих процессов [6—8]. Так, в работе [6] обнаружено, что запрещенная условиями фазового синхронизма генерация второй гармоники в плазме без магнитного поля возможна в неоднородной плазме в области, где становится близкой к нулю диэлектрическая проницаемость волны на основной частоте. [c.104]

В случаях отсутствия и слабого модового вырождения временная структура генерируемого излучения имеет обычно характе р хаотических (нерегулярных) пульсаций, а в случае сильного вырождения мод пичковая структура излучения приближается к периодической. Следует иметь в виду, что характер временной зависимости определяется не только типом резонатора, количеством мод и степенью их вырождения, но и наличием различного рода неоднородностей в активной среде. Под конкуренцией или взаимодействием мод обычно понимают взаимное их влияние друг на друга вследствие различного амплитудного и фазового распределения в веществах, с которыми они взаимодействуют (сюда прежде всего следует отнести активные среды, нелинейные и параметрические материалы). [c.179]

Отметим, что причиной неоднородного уширения в газовых активных средах является движение атомов и молекул, приводящее к доплеровскому сдвигу их частот излучения и поглощения. При термодинамическом равновесии распределение центров по скоростям описывается максвелловским законом распределения, что и приводит к гауссо-вому контуру полосы люминесценции. Поскольку стоячая волна в резонаторе образована двумя бегущими навстречу друг другу волнами, то каждая из этих волн будет взаимодействовать с различными группами движущихся активных центров. Действительно, если активный центр движется со скоростью V, частота его излучения (поглощения) определяется согласно соотношению [c.130]

КгР-лазер с такой энергией близок по своим возможностям к лабораторному драйверу. В США и Японии имеются серьезные проработки проектов КгР-установки на энергию 0,5-1 МДж. Одним из серьезных достоинств КгР-лазера, накачка активной среды которого осуществляется электронным пучком, является высокий КПД. На лазере NIKE уже сегодня достигнут полный КПД, равный 1,5%, и физический КПД — 6%. По проекту полный КПД лазера будет 5%, а физический до 12-15%. Еще одним важным достижением является высокая степень однородности распределения интенсивности по поперечному сечению пучка. Без использования дополнительных оптических элементов, выравнивающих распределение интенсивности по пучку (таких как различного рода фазовые пластины и линзы), неоднородность распределения в отдельном пучке лазера NIKE не превосходит 2-3%. Для КгР-лазера, как газового лазера, допускающего циклическую смену активной среды, ясные перспективы имеет решение проблемы частотного режима работы установки. Наиболее сложной проблемой, с точки зрения требований, предъявляемых к реакторному драйверу, является проблема ресурса работы. Причина состоит в способе накачки активной среды лазера. Дело в том, что электронные пучки накачки, рассеиваясь при взаимодействии с активной средой, а также рентгеновское излучение, образующееся при этом взаимодействии, оказывают серьезное разрушающее воздействие на оптические элементы лазера. На сегодняшнем уровне технологии, имеющиеся материалы покрытия оптических элементов могут обеспечить ресурс работы КгР-лазера только в несколько сот выстрелов. [c.27]

РАС11РОСТРАНЁНИЕ РАДИОВОЛН в высоких широтах — ионосферная радиосвязь в диапазоне радиоволн 3—30 МГц, к-рую отличают отсутствие стабильности и низкое качество, что обусловлено спецификой среды распространения — сложной неоднородной структурой полярной ионосферы, формируемой процессами взаимодействия ионосферы, магнитосферы, Земли п возмущений плазмы в межпланетном пространстве (см. также Солнечный ветер). На низких широтах силовые линии магн. поля проходят горизонтально над магн, экватором, оставаясь глубоко внутри магнитосферы. В высоких широтах силовые линии близки к вертикальным и уходят далеко от Земли в область внеш. магнитосферы или межпланетного пространства. Т. к. заряж. частицы могут легко двигаться вдоль силовых линий, а поперёк с трудом, то ионосфера низких и средних широт защищена от возмущений в солнечном ветре, в то время как полярная ионосфера реагирует на них. Т. о,, в полярной ионосфере присутствуют два агента ионизации первый, как и на ср. широтах,— УФ-излучение Солнца и второй — корпускулярные потоки. При этом второй агент часто оказывается преобладающим, напр. в условиях затенённой ионосферы и в период геомагн. возмущений (суббурь). [c.261]

Второй механизм, через который вариации температуры вызывают изменение характеристик лазерного излучения, состоит в температурной зависимости спектроскопических параметров активных сред. При повышении температуры изменяется взаимодействие иона активатора с решеткой, что влечет за собой деформацию контуров линий поглощения и люминесценции (сдвиг их по частоте, уменьшение степени неоднородности уширения линии и поперечного сечения вынужденных переходов), а также изменение населенности рабочих уровней активатора. Для неодимсодержащих сред эти эффекты уменьшают коэффициент усиления в активном элементе (см. п. 2.3), а вместе с ним — и КПД лазера. [c.6]

На возможность получения информации о статистических параметрах турбулентности при изучении взаимодействия световой волны и турбулизованной газовой среды впервые было указано в работе Обухов, 1953). Принципиальные возможности и перспективы развития подобных исследований широко обсуждались в литературе (см., например, Рытое, 1937 Татарский, 1967 Гурвич и др., 1976)). В отличие от хорошо изученного как теоретически, так и экспериментально, приповерхностного слоя Земли, сведения о турбулентности в средней атмосфере сравнительно немногочисленны. Известно, что вертикальная и горизонтальная структура турбулентности в свободной атмосфере неоднородна. В частности, до высоты стратопаузы существуют слои, которые характеризуются резкими градиентами скорости ветра и температуры, а в ряде случаев - наличием регулярных внутренних гидродинамических волн, являющихся источником энергии турбулентного нагревания Александров и др., 1990 Гаврилов, 1974). Нет достаточно полных сведений о вариациях спектра пульсаций показателя преломления атмосферных газов, учитывающих слоистую структуру атмосферы и особенности, связанные с макромасштабными метеорологическими явлениями. Основываясь на измерениях микроструктуры скорости ветра и температуры в таких слоях можно, тем не менее, считать, что соответствующие спектры близки к степенным. Это позволяет, при учете влияния атмосферной турбулентности на характер распространения зондирующего излучения, использовать в малых областях, пространственные масштабы которых много меньше внешнего масштаба турбулентности Ь (связанного с характерным размером крупных анизотропных энергонесущих вихрей), теорию локально-однородной и локально-изотропной турбулентности Татарский, 1967). [c.274]

Обращение волнового фронта [32, 46]. Уже в первых экспериментах по вынужденному рассеянию электромагнитных волн на создаваемой ими звуковой решетке (условие синхронизма шо = W + ко = кс -Ь q, где LJo, ко и Шс, кс — соответственно частота и волновое число падающей и рассеянной электромагнитных волн, а О, q— частота и волновое число акустической волны) было замечено, что при выходе из области нелинейного взаимодействия рассеянный назад волновой пучок примерно повторяет эволюцию пучка падающей волны-накачки. Затем выяснилось, что во многих экспериментальных ситуациях рассеянная волна точно воспроизводит комплексно-сопряженную падающую волну, сильно промодулированную в поперечном направлении [3]. Повторение рассеянной назад волной того же оптического пути, который прошла накачка по неоднородной (в общем случае случайной) среде, но в обратном направлении, означает, что область нелинейного взаимодействия работает как эффективное зеркало. Но зеркало очень необычное отраженная назад волна повторяет оптический путь падающей волны, лишь когда ее фазовый фронт оказывается комплексно-сопряженным с фазовым фронтом накачки ас( ) do r). При этом полная фаза квазигармонической волны iiut — ikx + iip) при распространении в ж-направлении меняется, как у падающей при обратном ходе времени. Именно поэтому эффекты воспроизведения поперечной модуляции пучка падающей волны в излучении, идущем из области нелинейного взаимодействия, получили название обращение волнового фронта . [c.428]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...