Электромагнитные волны в в прозрачной среде

Солнечное излучение (СИ) — это процесс переноса энергии при распределении электромагнитных волн в прозрачной среде. По квантовой теории электромагнитные волны — это поток элементарных частиц и фотонов с нулевой массой покоя, движущихся в вакууме со скоростью света. В космосе через 1 в 1 с проходит 3 10 фотонов, энергия которых зависит от длины волны (мкм). [c.145]

Для того чтобы усилитель превратить в генератор, необходимо ввести подходящую положительную обратную связь. В СВЧ-диапазоне это достигается тем, что активную среду помещают в объемный резонатор, имеющий резонанс при частоте V. В лазере обратную связь обычно получают размещением активной среды между двумя зеркалами с высоким коэффициентом отражения(например, между плоскопараллельными зеркалами, как показано на рис. 1.3). В этом случае плоская электромагнитная волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном зеркалам, будет поочередно отражаться от них, усиливаясь при каждом прохождении через активную среду. Если одно из двух зеркал сделано частично прозрачным, то на выходе системы можно выделить пучок полезного излучения. Одна- [c.14]

Тепловое излучение (радиация) свойственно всем нагретым телам. Тепловые колебания молекул вызывают электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве. В прозрачных средах это излучение проходит насквозь, а в непрозрачных поглощается, превращаясь снова в тепло. [c.138]

На распространение электромагнитных волн в прозрачных материалах оказывает влияние их взаимодействие с молекулами среды. Поскольку такое взаимодействие зависит от частоты, то и скорость распространения электромагнитных волн также зависит от частоты говорят, что материал обладает дисперсией. Одним из проявлений такой дисперсии является уширение коротких световых импульсов при их распространении в диспергирующей среде. Величина уширения пропорциональна ширине спектра импульса и является другим важным фактором, который ограничивает полосу пропускания оптических волокон, [c.44]

По Максвеллу, свойства среды, в которой распространяются электромагнитные волны, определяются ее макроскопическими характеристиками е и 1. Так как для всех прозрачных в видимой области тел ц 1, то имеем п =1/e(,i = /e. [c.46]

Рассмотрим теперь поведение прозрачного изотропного вещества в электромагнитном поле световой волны. Пусть в единице объема вещества содержится атомов — осцилляторов. Для простоты будем полагать, что среда состоит из одного сорта атомов и каждый атом содержит только один электрон, взаимодействующий со све- [c.269]

Аналогичные проблемы, требующие детального анализа граничных условий, возникают при распространении сложной электромагнитной волны вдоль какого-либо изогнутого прозрачного стержня или волокна, показатель преломления в котором больше, чем в окружающей среде. Такой способ передачи световой энергии ("волоконная оптика") основан на использовании полного внутреннего отражения (см. 2.4). [c.24]

Рассмотрим сначала некоторые положения теории рэлеевского рассеяния света. Отметим, что в дальнейшем речь будет идти о рассеянии света в низкомолекулярных однородных и изотропных жидких системах, т. е. мы исключаем из рассмотрения растворы высокомолекулярных соединений, жидкие кристаллы, а также жидкости, содержащие какие-либо примеси, нарушающие оптическую однородность рассматриваемой системы. Частота возбуждающего электромагнитного излучения vo долл- на находиться в таком диапазоне, где жидкость для этого излучения прозрачна, т. е. полосы поглощения, обусловленные внутримолекулярными переходами, на шкале частот расположены далеко от vq. При изуче-НИИ рэлеевского рассеяния света используют, как правило, электромагнитные волны, частоты которых расположены в оптическом диапазоне частот. Известно, что в этом диапазоне частот диэлектрическая проницаемость среды е равна квадрату показателя преломления п E=rfi. [c.107]

Ферриты, применяемые в технике сверхвысоких частот, имея весьма высокое удельное сопротивление и низкие значения tg и tg бд, представляют собой прозрачную для электромагнитных волн среду. Взаимодействие электромагнитной волны со спинами электронов феррита вызывает ряд эффектов. На практике используются эффект Фарадея и ферромагнитный резонанс. [c.251]

Необходимая для генерации обратная связь осуществляется в лазере за счет помещения рабочей среды в объемный резонатор, в котором возможно возбуждение согласованной со свойствами среды стоячей электромагнитной волны. Схема лазера, состоящего из двух необходимых компонент — активной среды и резонатора, представлена на рис. 1.9. Обладающая инверсной заселенностью рабочая среда 1 обеспечивает возможность усиления колебаний за счет процессов вынужденного излучения. Резонатор, состоящий условно из одного плоского непрозрачного зеркала 2 и параллельного ему, частично пропускающего резонансное излучение плоского зеркала 3 с прозрачностью , обеспечивает раскачку колебаний с частотами в пределах ширины линии уси- [c.38]

Переносы тепла кондукцией и конвекцией характеризуются вектором, который вполне определяется в каждой точке среды локальным градиентом температуры. В противоположность этому лучистый поток в произвольном, относительно малом, объеме прозрачной среды не зависит от температуры этого объема, а определяется излучением внешних источников. Поэтому вектор, характеризующий перенос тепла излучением, определяется интегрально. Тепловое излучение, являющееся по своей природе процессом распространения электромагнитных волн, характеризуется спектром частот, который соответствует энергетическому уровню структурных частиц вещества, находящегося при рассматриваемой температуре. Интегральное тепловое излучение тел, находящихся при одинаковых температурах, определяется их атомной и молекулярной структурой, а также формой и состоянием поверхности тел, т. е. физическими свойствами среды. [c.455]

Оптические методы основаны на изучении параметров распространения и взаимодействия электромагнитных волн ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазона в исследуемой среде. В отношении распространения электромагнитных волн этого диапазона все стеклопластики можно разделить на следующие группы прозрачные, с малой прозрачностью, непрозрачные. [c.62]

Излучение (радиация) - передача теплоты от одного тела к другому путем электромагнитных волн (лучистой энергии) через прозрачную газовую среду (например, воздух), которая, попадая на другие тела, частично или полностью поглощается этими телами. Этот процесс передачи теплоты (без движения молекул) сопровождается превращением тепловой энергии в лучистую и, наоборот, лучистой в тепловую. [c.5]

До сих пор рассматривался теплообмен излучением между телами, разделенными прозрачной средой, например чистым воздухом. Однако при прохождении электромагнитных волн теплового излучения в других средах (например, водяной пар, двуокись углерода) происходит энергетическое взаимодействие их с веществом, в результате которого происходит поглощение и излучение тепловой энергии. Поглощение и излучение тепловой энергии происходит в газах с полярными молекулами, на различных взвешенных в газе частицах (пыль, дым, капли, продукты сгорания в топках парогенераторов ИТ. д.). [c.323]

Для целей интроскопии могут быть использованы почти все виды проникающих излучений. С этой точки зрения можно считать, что в природе нет непрозрачных сред все они прозрачны для того или иного вида или спектра проникающих излучений. Металлы, например, хорошо пропускают электромагнитные волны очень короткой длины и ультразвуковые волны высокой частоты. Полупроводники и некоторые сплавы прозрачны для инфракрасных лучей. Бетон, кирпич и дерево, например, прозрачны для радиоволн и т. п. Выбор вида излучения ч его энергетического спектра зависит ог физических свойств исследуемой среды (материала). [c.284]

Связь между D к Е. Рассматривая электромагнитные волны, мы считали до сих пор, что векторы D в. Е коллинеарны и отношение их величин не зависит от направления. Среды, обладающие этим свойством, называют электрически (или, если речь идет о видимом свете, оптически) изотропными. Но для многих сред дело обстоит сложнее. В них D в. Е имеют, вообще говоря, в данной точке различные направления угол между этими векторами и отношение их величин зависят от направления вектора Е. Такие среды называют электрически (оптически) анизотропными. Большинство кристаллов (например, слюда, исландский шпат) оптически анизотропно (естественная анизотропия). Изотропные в отсутствие внешних воздействий прозрачные тела (например, стекло, пластмассы) становятся оптически анизотропными под действием механических напряжений искусственная анизотропия). Мы здесь будем говорить для определенности только о видимом свете и ограничимся при этом однородными анизотропными телами—такими, свойства которых в различных точках одинаковы. [c.285]

Принцип действия квантовых генераторов электромагнитных волн (лазеров в оптическом диапазоне и генераторов СВЧ-диапа-зона) близок к явлению люминесценции. Однако излучение квантового генератора образуется в результате согласованного вынужденного излучения электромагнитных волн во всем объеме активного вещества и поэтому в отличие от люминесценции обладает огромной когерентностью. В создаваемых при этом чрезвычайно высоких плотностях светового потока напряженность электрического поля выше 10 В/см. Такие поля соизмеримы с величийой полей в молекулах и атомах, в результате чего в прозрачных веществах — диэлектрических средах — при взаимодействии с ними наблюдается оптическая нелинейность — зависимость коэффициента преломления от напряженности электрического поля. Более детально характеристики диэлектрических конденсированных лазерных сред рассматриваются в гл. 7 и 8. [c.32]

Широко известны различные примеры проявления этих специфических свойств лазерного излучения. Так, например, в различных прозрачных средах возникает его самофокусировка, т. е. нарушается один из основных законов оптики — закон прямолинейного распространения света. Самофокусировка обусловлена большой интенсивностью лазерного излучения, под действием которого изменяется коэффициент преломления среды. Другой хорошо известный пример — возможность разделения изотопов ла-эерным излучением за счет высокой монохроматичности излучения и его селективного воздействия па состояния сверхтонкой структуры атомных спектров. Когерентность лазерного излучения и, в частности, его экстремально малая расходимость позволяют фокусировать излучение в кружок, диаигетр которого порядка длины волны излучения, т. е. порядка 1 мкм. При длительности лазерного импульса порядка фемтосекунд длина цуга, т. е. той области пространства, где локализовано электромагнитное поле вдоль направления его распространения, составляет величину порядка 10 см, т. е. величину порядка длины волны излучения Можно привести и другие примеры, столь же принципиально противоречащие привычным представлениям, сложившимся в до-лазерную эпоху, когда существовали лишь некогерентные источники излучения. [c.6]

Прохожденпе зарягкениои частицы чере.з движущуюся среду. Макроскопич. электродинамика покоящемся среды позволяет описать поле и потери эиергии заряда, движущегося через среду. Заряд передает энергию на излучение как продольных, так и поне-речных электромагнитных волн. В прозрачной среде излучение поперечных волн есть излучение Вавилова - Черенкова (см. Вавилова — Черенкова аффект), а излучение продольных—т. н. поляризационные потери. В движущейся среде характер взаимодействия ааряженной частицы со средой меняется. Б зависимости от скорости частицы и скорости среды потери энергии могут иметь различную величину и даже изменять знак, что соответствует уже не замедлению, а ускорению частицы движущейся средой. [c.501]

Проблема распространения и рассеяния волн в атмосфере, океане и биологических средах в последние годы становится все более важной, особенно в таких областях науки и техники как связь, дистанционное зондирование и обнаружение. Свойства указанных сред, вообще говоря, подвержены случайным изменениям в пространстве и времени, в результате чего амплитуда и фаза распространяющихся в них волн также могут претерпевать пространственно-временные флуктуации. Эти флуктуации и рассеяние волн играют важную роль во многих проблемах, представляющих практический интерес. При рассмотрении вопросов связи приходится сталкиваться с амплитудно-фазовыми флуктуациями волн, распространяющихся в турбулентной атмосфере и турбулентном океане, а также с такими понятиями, как время когерентности и полоса когерентности волн в среде. Рассеянные турбулентной средой волны можно использовать для установления загоризонтной связи. Диагностика турбулентности прозрачного воздуха, основанная на рассеянии волн, даег существенный вклад в решение вопроса о безопасной навигации. Геофизики интересуются флуктуациями волн, возникающими при их распространении через атмосферы планет, и таким способом получают информацию о турбулентности и динамических характеристиках этих атмосфер. Биологи могут использовать флуктуации и рассеяние акустических волн с диагностическими целями. В радиолокации могут возникать мешающие эхо-сигналы от ураганов, дождя, снега или града. Зондир вание геологических сред с помощью электромагнитных и акустических волн требует знания характеристик, рассеяния случайно распределенных в пространстве неоднородностей. Упомянем, наконец, недавно возникшую область океанографии — радиоокеаногра-фию (исследование свойств океана по рассеянию радиоволн). Центральным пунктом этой методики является знание характеристик волн, рассеянных на шероховатой поверхности. [c.6]

В геометрической лучевой) оптике рассматриваются законы распространения света в прозрачных средах на основе представлб 1.чй о свете как о совокупности световык лучей (IV.3.1.5°) — линий, вдоль которых распространяется энергия световых электромагнитных волн. В геометрической оптике не учитываются волновые свойства света и связанные с ними дифракщтонные явления, (У.2.3.Г). Например, при прохождении света через линзу (У.1.5.Г) с диаметром оправы где к — длина световой волны, можно пренебречь явлением дифракции па краях линзы. Общий критерий применимости геометрической оптики где О — линейный размер препятствия, на [c.343]

Следует отметить два обстоятельства. Во-первых, может вызывать сомнение правомерность представления волновых процессов субмиллиметрового диапазона с помощью процессов в эквивалентных линиях и цепях. В этой связи следует упомянуть, что еще в работе [32] проф. М. С. Нейман показал возможность определения границ применимости таких представлений. Во-вторых, могла бы вызвать сомнение правомерность столь упрощенного представления процесса распространения электромагнитной волны в проводящей среде при действии постоянного магнитного поля. По-видимому, следовало указать, что такое представление справедливо только для грубых оценок порядка величины затухания. Вместе с тем автор показывает, что изменение напряженности постоянного магнитного поля может привести к изменению затухания волны от бесконечно большого до нулевого. Об этом говорилось также в работе [33]. В этом году установление явления прозрачности металлов для субмиллиметровых волн при наличии постоянного магнитного поля, сделанное д-ром физ.-мат. наук М. Я. Азбелем, признано открытием. [c.13]

Своеобразную особенность излучения Черенкова — Вавилова — его угловое распределе11ие — можно получить из следующих общих соображений. Допустим, что в прозрачной однородной среде с показателем преломления п движется электрон с постоянной скоростью V. Своим полем движущийся электрон возбуждает атомы и молекулы среды, которые становятся центрами излучения электромагнитных волн. При равномерном движении электрона эти волны когерентны и могут интерферировать между собой. Если скорость электрона V больше фазовой скорости света в среде с-=Со1п (со — скорость света в вакууме), то волны, исходящие от электрона в различные моменты времени, при определенных условиях могут приходить в точку наблюдения одновременно. [c.264]

Из-за отсутствия у нейтронов электрич. заряда они глубоко проникают внутрь большинства материалов, что позволяет рассматривать их как достаточно прозрачные среды для распространения нейтронных волн. Большая часть нейтронно-оптич. явлений имеет аналогию с оптич. явлениями, несмотря на различную природу полей нейтронного и светового излучений. Световые волны описываются ур-ниями Максвелла, а нейтронная волна (нейтронная волновая ф-ция) подчиняется ур-нию Шрёдингера. Распространение волн в среде, согласно Гюйгенса принципу, связано с их рассеянием и доследующей интерференцией вторичных волн. В случае нейтронов рассеяние обусловлено гл. обр. их короткодействующим сильным взаимодействием с атомными ядрами, в случае световых волн — дальнодейст-вующим электромагнитным взаимодействием с электронами атомных оболочек. Наличие у нейтрона магн. момента приводит к взаимодействию с магн. моментами атомов, на чем основано т. н. магнитное рассеяние нейтронов, не имеющее аналогии в оптике. Неупругое рассеяние нейтронов можно сопоставить с комбинационным рассеянием света. В отличие от векторной световой волны, нейтронная волна является спинором. Поэтому все поляризац. явления в Н. о., связанные с наличием у нейтрона спина, существенно отличаются от оптических, хотя и здесь есть аналогии напр., поляризации нейтронов можно (в нек-ром приближении) сопоставить круговую поляризацию света. В Н. о. в нек-рых случаях имеет место двойное лучепреломление и дихроизм (см. ниже). [c.273]

Значения, указанные в табл. 1.3.2, не согласуются с формулами (13.1.160) 1ли (13.1.24). Нацример, для меди а = 5,14-101 сек , так что для свста с л и-иой волны 5893 А (v - 5 10 e i ) а/у 10 , тогда как, согласно таблице, п к - 1,57. Кроме того, изучение зависимости оптических постоянных от частоты показывает значительно более сложное поведение, чем предсказатюс нашей формулой (см. ниже, рис. 13.3). Таким образом, необходимо сделать заключение, что нян а теория не адекватна, когда ока применяется к излучению в видимой области электромагнитного спектра. Это расхождение между теорией и экспериментом, по-виднмому, не так удивительно, если вспомнить, что даже для прозрачных сред соотноптение, связывающее материальные постоянные с показателем преломления (соотношение Максвелла це п ), имеет ограниченную применимость. Объяснение аналогично данному ранее мы не находим подтверждения предположению, что е, х и о являются действительно постоянными и должны рассматривать их как функции частоты следовательно, и показатель преломления, и показатель поглощения также будут зависеть от частоты. Единственное различие в механизме дисперсии заключается в том, что в прозрачной среде дисперсия связана с вынужденными колебаниями связанных электронов, тогда как в металле она связана с вынужденными колебаниями свободных электроко 5. Мы подробно обсудим это в 13.3 здесь мы отметим лишь, что если интерпретировать е как статическую диэлектрическую проницаемость и а — как статическую проводимость, то можно ожидать, что [c.576]

Пример 10. Ионосфера. Ионосфера — это пример среды (для электромагнитных волн), которая дисперсивна (т. е. прозрачна) для частот, больших некоторой граничной частоты (эта частота называется также частотой колебаний плазмы р), и реактивна (непрозрачна) для меньших частот. Дисперсионное соотношение для вынужденных колебаний в ионосфере очень похоже на дисперсионное соотношение для связанных маятников [c.136]

Типичные частоты телевидения и радиостанций, работающих на частотной модуляции, лежат около 100 Мгц. Эти частоты выше граничной частоты ионосферы, лежащей в пределах 10—30 Мгц. Таким образом, для этих частот (около 100 Мгц) ионосфера является дисперсивной средой. Можно сказать, что она прозрачна. Полного отражения электромагнитных волн к Земле уже не происходит, и ионосфера в этом случае не помогает нам в передаче радиосигналов, как [c.136]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...