Пучок бегущих волн

Угловая ширина пучка бегущих волн [c.423]

Пучок бегущих волн, распространяющийся в данном направлении, обычно имеет вполне определенную конечную ширину. Пучок видимого света от прожектора и пучок микроволн от радара можно создать, поместив небольшой источник электромагнитного излучения в фокусе параболического рефлектора. Этот источник возбуждает электроны на металлической поверхности рефлектора, и они колеблются с такими разностями фаз, что отраженное излучение от всех точек поверхности рефлектора конструктивно интерферирует вдоль направления луча. Другим способом получения светового пучка является отражение плоским зеркалом света от небольшого или удаленного источника (например, солнца). Вместо зеркала можно использовать отверстие в непрозрачном экране. Если источник находится достаточно далеко или достаточно мал, то излучение, падающее на зеркало (или отверстие), можно считать плоской волной, т. е. волной, в которой все излучение распространяется точно в одном направлении. Зеркало отражает часть плоской волны. Аналогично, если достаточно малый источник находится в фокусе зеркала, представляющего собой идеальный параболоид, то пучок (в некотором приближении), подобно сегменту плоской волны , состоит из излучения, распространяющегося в одном направлении. Все вышесказанное справедливо и для звуковых волн, и для волн в воде. [c.423]

Уравнение (84) может быть проверено и не для световых волн. Его можно проверить, положив препятствие на пути пучка бегущих волн на водной поверхности. Тень будет появляться при Ь Ьо я пропадать при Е Ео- (См. домашний опыт 9.29.) [c.446]

Пуассона распределение 492 Пучок бегущих волн 423 [c.525]

Таким образом, давление в ограниченном пучке бегущих волн не равно давлению плоской волны, где давление на поглощающую стенку, согласно (1.3) — (1-6), есть [c.121]

Для записи смещенных решеток можно использовать бегущие волны интенсивности, которые возникают в результате интерференции двух волн с различными частотами. В. этом случае наблюдается преобразование не только интенсивностей взаимодействующих пучков, но и их частот. [c.68]

Рассмотрим теперь распространение плоской монохроматической световой волны в среде, в которой возбуждена звуковая волна и показатель преломления является периодически промодулированным. Как было показано в разд. 9.1 на конкретных примерах, звуковая волна вызывает изменение показателя преломления среды. При этом среда становится периодической с периодом, равным длине звуковой волны. Это периодическое возмущение изменяется как в пространстве, так и во времени. Если звук представляет собой бегущую волну, то периодическое возмущение перемещается со скоростью звука (ее типичное значение порядка нескольких тысяч метров в секунду). Поскольку скорость звука на пять порядков меньше скорости света (с = 3 - 10 м/с), периодическое возмущение, вызванное звуковой волной, можно считать стационарным. Задача при этом сводится к задаче о распространении электромагнитного излучения в периодической среде, рассмотренной нами в гл. 6. Для иллюстрации акустооптического взаимодействия рассмотрим в качестве примера распространение светового пучка в воде. Благодаря фотоупругому эффекту звуковая волна приводит к изменению показателя преломления. Пусть ось г совпадает с направлением распространения звуковой волны, а плоскость yz параллельна плоскости падения. Если световой пучок линейно поляризован в направлении х (ТЕ-мода), то, как мы показали в разд. 9.1.1 на конкретном примере, показатель преломления для этой моды записывается в виде [c.354]

В [И] режим бегущей волны в кольцевом резонаторе достигался постановкой возвратного зеркала в один из выходных пучков (рис. 6.4) [12]. Особенность такого способа подавления одной из волн [c.197]

Для узкополосного детектирования поперечных мод электронного пучка, вероятно, пригодны обычные лампы бегущей волны с фотокатодом для детектирования АМ-сигналов (при работе на 1-й моде). В этом случае выход сигнала расположен [c.517]

В линейных ускорителях частицы приобретают энергию, взаимодействуя с бегущей волной, создаваемой высокочастотным генератором. В результате в диафрагмированном волноводе имеются две бегущие волны, одна создана генератором, а другая излучается сгустками частиц. Расположение сгустков относительно бегущей волны, созданной генератором, может быть произвольным, т. е. сгустки могут находиться в принципе в любой фазе поля бегущей волны генератора. Можно рассматривать процесс ускорения как движение сгустков частиц в поле суммарной волны генератора и излучения. Поле излучения может быть представлено разными типами волн, что зависит от характеристик замедляющей структуры и электронного пучка. При исследовании продольного движения имеет значение поле излучения типа foi. т. е. волна такого же типа, что и волна ВЧ-генератора. На радиальное движение частиц влияет в основном несимметричная волна поля излучения (волна НЕ). [c.90]

Рассмотрим электрон в классической молекуле молока , находящийся в установившемся состоянии колебаний под действием электрического поля бегущей электромагнитной волны, созданной источником света. Если пучок света от диполя направлен вдоль оси г, то электрическое поле в бегущей волне имеет только х- и г/-компо-ненты. Будем рассматривать только х-компоненту электрического [c.339]

Комплексное выражение для среднего по времени потока энергии. Скорость счета у детектора фотонов, помещенного в пучок электромагнитных бегущих волн, пропорциональна среднему по времени потоку энергии в пучке. Более точно если частота излучения равна со, то средняя скорость счета Я для детектора с площадью сечения Л и эффективностью фотокатода б будет равна (в единицах фотоны/сек) [c.361]

Средняя по времени скорость счета / фотоумножителя, находящегося в пучке бегущих гармонических волн, может быть выражена [c.363]

Сравнивая уравнения (71) и (60), мы видим, что амплитуда поля, регистрируемого под углом 0 (который задан через kx), равна (с точностью до постоянного множителя) фурье-преобразованию амплитуды источника в щели (т. е. фурье-преобразованию прямоугольного импульса). В щели амплитуда колебаний равна /(х) os со/, где f(x) — сила источника (для нашего случая сила источника постоянна по всей ширине щели). На расстоянии г и в направлении 0 бегущая волна получается заменой os ai на os (со/ — kr) и f x) — на фурье-преобразование B kx). Другой поперечный размер пучка у удовлетворяет соотношению, аналогичному уравнению (67), но с заменой д на у. [c.439]

Разумеется, необходимо четко представлять себе физические явления, которые описываются парциальными функциями г ( (г) УГ (0, ф), соответствующими угловым моментам I. В асимптотической области они содержат бегущие волны, распространяющиеся вдоль радиуса в положительном и отрицательном направлениях. Амплитуда сходящейся волны определяется интенсивностью пучка, а амплитуда расходящейся волны — свойствами рассеивателя. Кроме того, эти волны имеют вполне определенную угловую зависимость она меняется с изменением величин I и т. При I — О волны изотропны. При более высоких значениях I имеются стоячие волны по углу 0 узловыми поверхностями этих волн являются I фиксированных в пространстве конусов, оси которых направлены вдоль вектора к. Наконец, азимутальной зависимости [c.281]

Задача о потоках, возникающих под действием хорошо коллимированного пучка бегущей волны, была впервые рассмотрена Эккартом [4]. Предполагая, что поле скоростей первого приближения является безвихревым (потенциальным), решение этой задачи можно получить из (18). Следует остановиться на возможности представления ограниченного звукового пучка в виде потенциального поля. Легко видеть, что для плоской волны Уху существенно зависит от распределения колебательной скорости по сечению пучка. В случае хорошо коллимированного звукового пучка с резкой границей У X у обращается в бесконечность на границе и равен нулю во всем остальном пространстве при плавном распределении колебательной скорости по сечению пучка V х у отлпчен от нуля во всей области, занятой полем. В области частот порядка нескольких мегагерц при размерах источника ультразвука, много больших длины волны, по-видимому, можно считать, что объем вихревой области на границе звукового пучка мал по сравнению с объемом, занятым звуковым полем, и эти поверхностные источники вихрей вносят значительно меньший вклад в стационарный поток, чем объемные. Теория Эккарта в пределах ее применимости, как это будет видно ниже, вполне удовлетворительно согласуется с экспериментальными результатами. [c.95]

Лампа бегущей волны (Л Б В) — электровакуумный прибор, работающий на основе взаимодействия электронного потока с бегущей волной электромагнитного поля, созданного длинной спиралью, расположенной внутри баллона лампы применяется в усилителях и генераторах СВЧ, может использоваться в относительно широком диапазоне частот (до 10% от средней частоты), характеризуется низким уровнем шумов, может отдавать мощность 100 кВт и более. В изофарной ЛБВ поддерживается оптимальный фазовый сдвиг между током и электромагнитной волной, в изохронной ЛБВ к концу замедляющей системы скорость электромагнитной волны снижается для лучшего согласования скорости электронов и волны, в многолучевой ЛЕВ используется несколько параллельных пучков электронов [2]. [c.146]

ЛАМПА обратной ВОЛНё (ЛОВ) — генератор эл. Магн, колебаний СВЧ-диапазона, принцип действия к-рого основан на преобразовании энергии электронных пучков в энергию СВЧ-излучения в результате длительного синхронного взаимодействия этих пучков с обратными волнами. ЛОВ во мн. отношениях аналогич-ва лампе бегущей волны (ЛБВ) — как по формированию электронных пучков, так и по сходности процессов их самосогласованного взаимодействия с СВЧ-полями. Почти каждому варианту ЛБВ можно поставить в соответствие аналогичный вариант ЛОВ. [c.570]

Простейшим примером нормального разрыва скорости может служить волна параметра, бегущая по покоящейся среде с любой скоростью и меняющая её свойства. Такую волну параметра можно создать в нелинейной покоящейся среде изменением её показателя преломления во внеш. переменном (по закону бегущей волны) сильном электрич. поле за счёт Керра эффекта или Поккельса эффекта. Бегущая волна сильного электрич, поля может быть создана либо сканированием по этой среде пучка могцного лазерного излучения, либо помещением среды в протяжённый электрич. конденсатор, хЧг вдоль к-рого бежит волна напряжения. Скорость этой ч24 волны может быть любой. Если скорость фронта бегу- [c.424]

I/ — длина резонатора фокусные расстояния считаются положительными, если зеркала вогнутые). При невыполнении этого условия двухзеркальный О. р. является неустойчивым. Пример такого О. р. дан на рис. 1 е после многократных отражений лучи вырываются из него, что иногда используется для возбуждения О. р. или для вывода энергии из него (дифракц. вывод излучения — дифракц. связь). Аналогичным образом строятся моды для разнообразных многозеркальных О. р. При этом принципиально различают два класса приборов в первом, к к-рому, в частности, относятся двухзеркальные комбинации (рис. 1, а — е), поле в продольных ( лучевых ) направлениях имеет характер стоячих волн с масштабом Я/2 во втором классе приборов — т. н. кольцевых О. р., к к-рым относится, в частности, трёхзеркальный О. р. (рис. 2),— существуют две само-стоят. бегущие (вращающиеся) навстречу друг другу моды одинаковых частот. Впрочем, иногда с помощью невзаимных устройств, перегораживающих пучок, вырождение этих мод снимается вплоть до формирования одной бегущей волны. [c.492]

Рис. 3. Зависимость шумовых параметров МШУ и диодных смесителей от частоты [41 1 — лампа бегущей волны 2 — усилитель на туннельном диоде 3 — усилитель на биполярном транзисторе 4 УПТШ Л — полупроводниковый ПУ 6 — УПТШ, охлаждаемый до 20 К 7 — полупроводниковый ПУ, охлаждаемый до 20 К а — квантовый парамагнитный усилитель, охлаждаемый до 4 К.

Проблема однонаправленности генерации и кольцевые неустойчивые резонаторы. В большинстве применений кольцевых резонаторов необходимо (или по меньшей мере желательно), чтобы весь поток генерируемого излучения обходил кольцо только по одному из двух возможных направлений. В первую очередь это избавляет от неприятностей, связанных с тем, что в противном случае сквозь пол)шрозрачное зеркало или путем дифракционного вывода из резонатора удается выпустить только сразу два пучка, между которыми делится общая мощность. Кроме того, однонаправленный режим (или режим бегущей волны) полезен для достижения предельно узкого спектра генерации модуляция интенсивности вдоль оси резонатора, являющаяся у многих лазеров одной из важнейших причин многочастотной генерации, здесь отсутствует. [c.236]

История возникиовения. Поучительно рассмотреть развитие основных идей, способствовавших появлению лазеров на динамических решетках. Возможности использования периодических структур в генераторах электромагнитных волн различного диапазона были осознаны достаточно давно. Так, в лампах бегущей волны периодическая замедляющая структура позволяет согласовать скорость электронов в пучке с фазовой скоростью генерируемой волны СВЧ-диапазона [8]. В оптической квантовой электронике периодические структуры, в том числе создаваемые когерентным излучением накачки, эффективно используются в лазерах с рашределенной обратной связью (РОС-лазерах) [8—10]. [c.11]

Еще более короткие импульсы достигаются при возбуждении DFDL бегущей волны с применением двух голографических дифракционных решеток [2.22]. Если ультракороткий световой импульс длительностью в несколько пикосекунд проходит через такую решетку, он претерпевает дифракцию, соответствующую его длине волны. При этом на каждом штрихе решетки в направлении максимальной интенсивности возникает пространственное замедление порядка одной длины волны. Если падающий пучок охватывает N участков решетки, то полное временное запаздывание вдоль фронта импульса составит At = NK [c.101]

Если перед дифракцией на решетке запаздывание происходило нормально к волновому вектору, то после дифракции направление запаздывания образует с волновым вектором угол у, определяемый соотношением tgy=Kd /dK d jd k — угловая дисперсия решетки). Если импульс с таким фронтом направить в DFDL, как это показано на рис. 2.27, то после наложения обоих пучков в кювете с красителем возникнет интерференционная Картина, как и в нормальном DFDL. Положения максимумов и минимумов в этой картине будут стационарными, но контур интенсивности будет перемещаться вдоль кюветы слева направо со скоростью u = /tgY. Такая бегущая волна света накачки в свою очередь создает в DFDL бегущую волну, распространяющуюся в растворе красителя со скоростью v. В случае синхронного распространения обеих волн, т. е. при v = v, угол у между фронтом замедленного импульса и первоначальным фронтом должен удовлетворять условию tgY = AZi,. Его выполнения можно достичь двумя способами вращением замедляющей решетки или подбором показателя преломления путем изменения концентрации раствора. Первые эксперименты, в которых использовалась описанная методика, позволили получить импульсы с максимальной длительностью 1 пс, причем отдельные импульсы генерировались в условиях значительного превышения порога. [c.101]

При неколлинеарном взаимодействии, когда резонансные условия не выполняются, поле от различных участков области взаимодействия интерферирует так, что в точках вне этой области поле близко к нулю, если размеры области многократно превышают длины первичных волн. Поэтому и в случае ограниченных пучков наиболее интересен случай коллинеарного взаимодействия, когда обе первичных и вторичная волны синхронны. Тогда область взаимодействия образует как бы бестелесную антенну бегущей волны, излучающую сигнал. Особенно интересен здесь случай волн близких частот или произвольной модулированной волны, порождающих низкочастотное поле. Это параметрический излучатель звука (ПИ), который был предложен в начале 60-х годов [Westervelt, 1963] . Учитывая, что параметрические излучатели сейчас широко известны, мы ограничимся лишь обсуждением наиболее наглядных физических моделей. [c.129]

Так как для снятия диаграммы направленности необходимо, чтобы излучатель создавал поле бегущих волн, то правильные результаты могут быть получены лишь при проведении измерений в открытом пространстве или в хорошо заглушенной камере. Исследования излучателей большой мощности, работающих в диапазоне звуковых частот, связаны с определенными трудностями. В частности, при работе в открытом пространстве даже при использовании рефлекторов, обеспечивающих излучение звукового пучка вертикально вверх, и расположении излучателя в 10— 15 м над землей, в радиусе 100—150ж возникает высокий уровень шума, что затрудняет проведение измерений. Оборудование заглушенной камеры даже в области высоких частот — трудоемкая и дорогостоящая работа, поэтому оба варианта создания бегущего поля на практике трудно осу- [c.26]

В августе 1943 года физическое отделение Бирмингемского университета распалось, поскольку большая часть сотрудников уехала в Лос-Аламос (США), чтобы принять участие в работе над атомной бомбой. Компфнер остался ему разрешили официально заниматься усилителем с бегущей волной и, разумеется, он выбрал эту работу. Теперь он приступил к экспериментальному созданию лампЫ. Вот что представлял собой по словам Компфнера первый прибор (рис. 6.15). Использовался пучок, созданный пушкой катодно-лучевой трубки, проходивший через фокусирующую катушку и спираль и дающий пятно на флюоресцирующем экране, которое можно было видеТь снаружи. Спираль замедляла волну примерно в 10 раз (при напряжении около 2 500 Й). С большим [c.192]

Рис. 6.15. Экспериментальный макет, созданный Компфнером для демонстрации взаимодействия между бегущей волной и пучком (на основе рисунка из [86])

Следующий важный шаг в развитии теории ЛБВ и осознании того, что это — широкополосный усилитель, принадлежит Джону Пирсу, Вот как оценивает роль Пирса в то время Компфнер [86], Наконец, в 1944 году доктор Джон Р. Пирс из Белл Телефон Лэбораториз посетил Оксфорд. Он прочитал некоторые наши секретные заметки об этой работе... И я помню, с какой живостью он проглотил все это, а потом уехал назад и развил теорию, которая дала все результаты строго, гораздо более изящно, чем сделал я суммированием членов, хотя следует напомнить, что он, так сказать, заранее знал ответ, в то время как мои первые теоретические шаги предвосхищали эксперименты... В сущности, его теорйя с самого начала правильно учитывала влияние потерь в спирали и расеинхронизма между пучком и волной его теория предсказывала удивительные, по крайней мере для меня, вещи Тот факт, что в лампе с бегущей волной потери не только не вредны, но даже очень полезны, был для меня совершенно неожиданным... При первой возможности Пирс послал мне свою теорию еще задолго до того, как она была опубликована. Несомненно, это был еще один волнующий момент, когда я вдруг понял, как все оказывается просто и красиво . [c.194]

Однако могут быть волны более сложного характера, являюгциеся суперпозицией стоячей и бегущей волны, тогда наличие бегущей компоненты делает невозможным обращение поля в нуль в тех или иных стационарных точках. Такие волны возникают, например, в тех случаях, когда имеется разное поглощение в разных точках, и в волне происходит перераспределение запасенной энергии. Нетрудно понять, что именно это происходит в пучке при комплексном Ь. Действительно, такой пучок, как показано выгае, тесно связан с наличием в резонаторе гауссовой диафрагмы, в которой поглощение на ее периферии более интенсивно, чем в центре. Поэтому необходимо перераспределение энергии в поперечном направлении, что и приводит к бегущей составляющей в функции параболического цилиндра и исчезновению стационарных нулей в поперечном распределении. Разумеется, сказанное следует понимать с учетом того, что волна не просто синусоидальная или косинусоидальная, а описывается функциями параболического цилиндра, и это несколько усложняет картину. [c.63]

Изменение распределения атомов по скоростям в пучке при охлаждении их световым давлением встречной бегущей волны (монохроматиза-цмя скоростного распределения) (о, 1,2 — моменты времени от нача,та в анлоденствия [c.104]

В приведенном рассмотрении не учитывалось влияние па частоту генерации имеющегося в резонаторе небольшого компонента бегущей волны, приводящего к доплеровскому сдвигу частоты, Этот сдвиг можно уничтожить, пр1ьменяя два молекулярных пучка, летящих навстречу друг другу. [c.301]

Широкополосные СВЧ э. п. характеризуются длит, взаимодействием замедленной электромагнитной волны с электронным пучком. В таких устройствах фазовая скорость электромагнитных волн совпадает со средней скоростью электронов поэтому группировка электронов в сгустки и их взаимодействие с замедляю- щей системой происходит па протяжении всего пути электронов (приборы электронно-лучевого т и п а). В лампе бегущей волны (ЛЕВ) обычно нриме-i няются замедляющие системы с фазовой скоростью, слабо зависящей от частоты (обычно спираль) поэтому ЛВВ — широкополосный усилитель СВЧ. Б лампе обратной волны (ЛОВ)—эффективном гене- раторе СВЧ, также имеет место длит, взаимодействий пучка с полем СВЧ, по здесь с электронным пучков взаимодействует пространственная гармоника иоля1 замедляющей системы, фазовая скорость к-рой близка к скорости электронов и противоположна групповой скорости волны, направленной, т. о,, обратно движе- нию электронов. В ЛОВ фазовая скорость замед- ляющей системы (напр., системы щелевых или шты ревых резонаторов) сильно зависит от частоты. Из- меняя скорость электронов, в ЛОВ можно управлят] частотой генерации в широких пределах. [c.496]

Рис. 4.24. Схема лампы бегущей волны 1 — электронная пушка 2 — электронный пучок 3 — спираль 4 — коллектор 5 и 6 — входное и выходное устройства Но — фокусирующее магнитное поле (а) дисперсионнные характеристики волны (сплошная линия) и пучка (штриховая линия) для модели vo Vф (б) и иллюстрация пространственного резонанса (в сечении X = X поле есть суперпозиция полей, создаваемых каждым элементом возмущенного пучка, расположенным при х <х поля складываются в фазе, если г о г ф) (в)

Приведем здесь еще два примера, иллюстрирующих работу распределенных СВЧ-усилителя (лампа бегущей волны — ЛБВ) и генератора (лампа обратной волны — ЛОВ). В гл. 4 мы обсудили в связи с объяснением пространственного резонанса распределенный усилитель — лампу бегущей волны (см. рис. 4.24). Там же говорилось, что для правильного описания процесса усиления к уравнению возбуждения волноведущей системы без потерь током электронного пучка [c.155]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...