Резонансная дифракция

В этом случае резонансная дифракция наблюдается при нормальном падении света яа звуковой пучок. Световая волна проходит через звуковой пучок без отражения, испытав периодическое изменение фазы под действием ультразвука (рис. 7.9,а). Гофрированный волновой фронт эквивалентен значительному числу плоских, волн т, распространяющихся под малыми углами к приходящему световому пучку, причем если [c.222]

В случае резонансной дифракции света на высокочастотном звуке, длина волны которого удовлетворяет условию [c.222]

В анизотропной среде свет с разной поляризацией имеет различные скорости распространения. Поэтому условия (3) резонансной дифракции, определяющие геометрию акустооптич. взаимодействия, будут выполняться [c.130]

Прошло более десяти лет со дня выхода первой в мировой литературе монографии [25], посвященной электромагнитной теории дифракции волн на решетках. Позже появился еще ряд монографий, посвященных дифракционным свойствам решеток и методам их анализа [6, 50—52, 54, 114]. При этом часть этих исследований была в основном ориентирована на решетки оптического диапазона 150, 52], а другая — на периодические структуры, обладающие свойствами, перспективными к использованию в радиодиапазоне электромагнитных колебаний [6, 50, 51, 54, 114]. В настоящей работе особое внимание уделено развитию результатов, изложенных в [25, 63], и новых свойств, обнаруженных позднее, которые оказались перспективными к применению в радиофизических исследованиях МИЛЛИ- и субмиллиметрового диапазонов, при построении соответствующей метрологической и элементной базы и в дальнейшем — при создании радиотехники милли- и субмиллиметрового диапазонов. Данная книга является как бы единым целым с монографиями [25, 63], вместе они содержат уникальные по полноте и детальности аналитические, графические и численные данные по амплитудно-частотным, поляризационным и другим зависимостям, характеризующим рассеяние волн на дифракционных решетках самых различных профилей и типов. В сумме с работами [25, 63] она позволит завершить определенный этап (изучение физики резонансного стационарного рассеяния волн) в построении общей электродинамической теории решеток. Дальнейшие перспективы исследований в этой области авторы видят в создании спектральной теории решеток, изучении процессов нестационарного рассеяния, более последовательном подходе крещению практически важных задач синтеза, оптимизации и диагностики, нелинейных задач, в расширении возможностей анализа электродинамических характеристик структур с неидеальными и анизотропными включениями [195, 196] и т. п. [c.11]

В работах [25, 235] исходная задача сведена путем обращения части оператора, соответствующей задаче дифракции на отдельном круговом цилиндре, к бесконечной системе линейных уравнений второго рода. Показано, что при произвольных значениях параметров задачи решение этой системы можно получить методом усечений, обладающим в данном случае экспоненциальной сходимостью. При малом отношении радиуса цилиндров к периоду решение найдено методом последовательных приближений, что дало возможность уточнить известные ранее приближенные формулы. Проведен большой систематический анализ свойств рассеянных полей в резонансном диапазоне длин волн. В недавно появившейся работе [147] приводятся наиболее полные данные результатов экспериментального исследования периодических структур из круглых металлических брусьев. Ряд сведений о свойствах этих решеток можно найти также в работах [6, 18, 22, 74, 236, 237]. [c.64]

Известно [197], что при дифракции Я-поляризованной волны на одиночном цилиндре максимальное рассеяние падающего поля имеет место при ka, равных 0,84 2,04 3,22 4,42 . .. Это свойство цилиндра приводит к появлению резонансных режимов полного прохождения у решетки из круговых цилиндров при к < 1 вблизи указанных значений параметров. Для не очень густых и не очень редких решеток (0,3 < s < 0,9) в интервале 0,8 <С и < 1 величина ka = hks в точках полного прохождения практически равна 0,84 или 2,04. Между указанными выше точками для цилиндра наблюдаются точки минимального рассеяния и соответственно точки плохой (минимальной) прозрачности решетки. Для случая к = = 1, S = 0,5 точка ka = лкз = 1,57 лежит вблизи точки плохой прозрачности. [c.69]

Аномалии, обусловленные малым сбоем периода полупрозрачной ножевой решетки, в поведении коэффициентов отражения и прохождения при дифракции -поляризованной волны в малой окрестности точки скольжения плюс и минус первых гармоник нечетного спектра (х = 1) представлены на рис. 73. Прежде всего отметим, что при моделировании сбоя периода отклонением 0 от значения 0 = 0,5 (е = еа) резонансный излом кривых происходит точно в точках скольжения гармоник нечетного спектра (рис. 73, а). Если сбой периода моделируется отклонением еа от значения = = ба, то центр аномалий сдвигается по частоте в сторону от этих точек (рис. 73, б). Тогда плавный ход кривых не нарушается р самой точке скольжения нечетного спектра, точке, где перераспределяется энергия между гармониками. В обоих случаях величина модулей амплитуд гармоник нечетного спектра, близких к скользящим, достигает максимума в точках аномалий. Рис. 73, а помогает понять динамику изменения характера аномалий при изменении величины сбоя периода решетки — с увеличением сбоя уменьшается величина максимумов модулей амплитуд гармоник нечетного спектра (0 = 0,501, 1а ц =54,2 0 = 0,502, a i( = 27,8 0 = 0,505, а 11 = 10,8), уменьшаются добротность соответствующих резонансов [c.130]

Явлению полного отражения в длинноволновой области можно дать наглядную интерпретацию в резонансе электродинамические размеры элементов решетки заметно увеличиваются [255], и она становится как бы эквивалентной (на заданной частоте) идеально отражающему экрану. При дифракции -поляризованной электромагнитной волны на такой решетке также наблюдается резонансная зависимость j 6о от параметра и, но отсутствует полное отражение в длинноволновой области [193]. [c.133]

Таким образом, достаточно полное описание и систематизация основных свойств полей, рассеянных на эшелетте с прямоугольными зубцами, в широком резонансном диапазоне длин волн возможны благодаря эффективности построенного строгого решения задачи дифракции. Авторы же аналогичных исследований, используя прямые методы 1206, 258, 260, 263], вынуждены ограничиваться лишь узкой частью резонансного диапазона X < 2, что лишало их возможности подробно проанализировать ту или иную структуру. [c.155]

Если рассматривать резонансную дифракцию как процесс поглон(еиия (испускания) акустич. фонона К, Q фотоном к, ы, приводящий к образованию рассеянного фотона с частотой oj и волновым вектором 1с, то условие (3) эквивалентно закону сохранения энергии — имнул1.са [c.678]

Резонансная дифракция света на высокочастотном звуке, длина волны к-рого удовлетворяет условию наа. дифракцией Брэгга или брэгговской д к ф р а к ц и о й. Она представляет собой частичное отражение волны от звуковой решётки (рис. 5). Эффективная дифракция имеет место, если воллы, отражённые от соседних максиму.чов показателя пре-ломле1шя, ммен т разность оптич. хода, равную К. Это происходит, если свет падает под определ. углом, т. н. уг.дом Брэгга 0б- При брэгговской дифракции свет отклоняется только в один из максимумов 1-го поряд- [c.678]

С квантовомеханпч. точки зрения резонансная дифракция представляет собой процесс иоглощенпя (испускания) акустич. фонона фотоном и образования рассеянного фотона с частотой со и волновым вектором к. Условие резонансной дифракции эквивалентно закону сохранения энергии — импульса (т. н. условие [c.127]

Условие возникновения и характер резонансной Д. с. на у. зависят от соотношения между длинами волн света /V и звука Л. Для низкочастотного звука, длина волны к-рого удовлетворяет условию Я /Л <1, резонансная дифракция имеет место нри нормальном падении [c.128]

Резонансная дифракция света на высокочастотном звуке, длина волны к-рого удовлетворяет условию ХЬ/наз. брэгговской дифракцией. Она возникает, если свет падает на звуковой пучок под определённым углом 0 (рис. 6, а), т. н. углом Брэгга [c.128]

Условия возникновения и характер резонансной Д. с. на у. зависят от соотношения между ь и Л, где X — длина волны света. Для НЧ звука (от неск. десятков МГц и ниже), для к-рого справедливо условие ХиК < , резонансная дифракция имеет место при норм, падении света на звук, пучок (т, н. дифракция Р а м а-н а — Н а т а, рис. 1). При этом световая волна проходит сквозь звук, пучок, не отражаясь, а периодич. изменение п под действием УЗ приводит к периодич. изменению фазы прошедшей световой волны. В результате на выходе из акустич. пучка плоская световая волна оказывается модулированной по фазе её волновой фронт становится гофрированным. Такая волна эквивалентна большому числу плоских волн, распространяющихся под малыми углами друг к другу. В соответствии с этим падаю- [c.173]

Резонансная дифракция на ВЧ звуке (на частотах гиперзвука), длина волны к-рого удовлетворяет условию наз. брэгговской дифракцией. Она возникает в изотропной среде, если свет падает на [c.174]

Смещение частоты 2 в световом пучке может быть осуществлено применением двухчастотного лазера [53] или однополосного частотного оптического модулятора. Частотные модуляторы могут быть выполнены на акустооптических ячейках с дифракцией Брэгга или Рамана — Натовского на бегущих ультразвуковых волнах [100, 174]. В результате дифракции на бегущей ультразвуковой волне в дифракционных порядках имеет место допле-ровский сдвиг частоты, пропорциональный скорости движения волны. Обычно в ЛДИС акустооптические ячейки совмещают функции лучевого расщепителя и однополосного частотного модулятора. Однако возбуждение бегущей ультразвуковой волны в акустооптической ячейке осуществляется в узкой полосе частот. Это ограничение связано с резонансными свойствами возбудителя и геометрией активной среды. Резонансные свойства ограничивают возможность перестройки частоты в акустооптическом модуляторе. [c.298]

При резонансной ядерной дифракции на совершенных кристаллах, содержащих высокую концентрацию резонансно рассеивающих ядер, имеет место подавление неупругих каналов ядерной реакции. При точном выполнении условия Брэгга — Вульфа по мере увеличе-Шия амплитуды дифрагированной волны сечение резонансного поглощения уменьшается и может строго обратиться в 0. При этом полностью прекращаются все неупругие процессы, сопровождающие резонапсное поглощение (напр., процесс внутр. конверсии, неупру-Гое испускание у-квантов), а когерентная суперпозиция из падающей и дифрагированной волн распространяется по кристаллу без поглощения. Особенность эффекта подавления состоит в том, что колебания атомов в кристалле не восстанавливают даже частично резо-iBaE Hoe поглощение. [c.103]

Методы измерения С.з. моншо подразделить на резонансные, интерферометрические, импульсные и оптические (см. Дифракция света на ультразвуке . Наиб, точности измерения достигают с помощью импульснофазовых методов. Оптич. методы дают возможность измерять С. 3. на гиперзвуковых частотах (вплоть до [c.548]

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ—определение строения вещества атомного или молекулярного состава, пространств, расположения атомов, распределения электронной плотности и т. д. с. а. осуществляют дифракц. методами (т. е. с помощью рентгеновского структурного анализа, нейтронографии, мектронографии), резонансными методами (ЯМР и ЭПР), раэл. спектральными методами. Чаще всего полный С. а. невозможно осуществить одним из перечисленных методов для полного исследования структуры используют не только сочетание неск. экспернм. методов, но и теоретические, расчётные (напр., квантовохимические) методы. [c.9]

Многие современные физические методы исследования металлов основаны на изучении взаимодействия объекта с каким-либо видом электромагнитных волн. Помимо классических (оптических, рентгеновских и электронно-микроскопических) методов, используются ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонанс [1] методы исследования поверхности (Оже-электронная спектроскопия и дифракция медленных электронов) электронная спектроскопия для химического анализа ионный микрозонд [2] и др. Во всех случаях изучается поглощение. рассеяние падающих или испускание вторичных электромагнитных волн (или пучка электронов, ионов) частицами исследуемой системы. При некоторых энергиях падающего излучения, совпадающих с энергиями соответствующих переходов в системе, интенсивность эффекта возрастает — такие методы являются резонансными. В частности, резонанс укван-тов на атомных ядрах заключается в резком возрастании вероятности поглощения (или рассеяния) у-квантов с энергией, соответствующей возбуждению ядерных переходов. [c.161]

Цель настоящей работы состояла в систематизации знаний об электродинамических свойствах периодических решеток различных классов, выявлении общих закономерностей резонансного и нерезонансного рассеяния, в углубленном изучении широкого спектра дифракционных явлений. Отказавшись от изложения самих мето дов построения строгих математических моделей дифракции волн на решетках, авторы все внимание уделили физике изучаемых процессов рассеяния волн, начиная с общих закономерностей взаимодействия волн на периодической системе рассеивателей и кончая детальными исследованиями частных ситуаций, имеющих основополагающее значение в фундаментальном или прикладном отношении. [c.3]

Так как длинноволновая дифракция реализуется во многих приборах и устройствах современной техники сверхвысоких частот, соответствующие теоретические исследования актуальны и сегодня. Простые, удобные в обращении аналитические представления не только помогают инженерам и конструкторам, но и позволяют делать обобщающие выводы, обогащающие электродинамическую теорию решеток. Для примера укажем на эффект, обнаруженный Г. Д. Малюжинцем еще в 1937—1940 гг., который установил, что при определенном угле падения плоская Я-поляризованная волна проходит сквозь частую решетку из металлических брусьев ненулевой толщины без отражения [6]. Позже этот результат был подтвержден в рамках более строгих подходов к решению задач дифракции на ряде примеров доказано, что явление носит универсальный характер, уточнены условия проявления эффекта при наложении на него других резонансных режимов рассеяния [24—29]. [c.7]

Наиболее интересным в плане получения самых разнообразных дифракционных характеристик, но и в то же время наиболее трудным для анализа является резонансный случай, в котором длина волны возбуждения соизмерима с периодом решеток. До широкого внедрения в практику расчетов средств электронно-вычислительной техники исследования в резонансной области обычно замыкались на анализе некоторых частных или предельных ситуаций [30—41]. Вынужденные довольствоваться малым, авторы указанных и других работ заложили прочный фундамент, на котором строится современное здание теории дифракции волн на периодических решетках в резонансной области частот. Действительно, практически в каждом широко используемом сегодня методе построения математических моделей для численных экспериментов на ЭВМ явно просматривается влияние идей и результатов, полученных в 40—60-х годах. Прежде всего это касается метода частичных областей (методов переразложения, сшивания) (25, 42—46], методов теории потенциала (интегральных уравнений) 17, 47—521, модифицированного метода Винера — Хопфа — Фока [53— 56], модифицированного метода вычетов [54], метода полуобращения матричных уравнений типа свертки [25, 57, 58]. Подобная преемственность наблюдается и в желании глубже проникнуть в суть явлений и эффектов, обнаруживаемых при исследовании процессов дифракции волн на решетках различных типов и геометрий в резонансной области частот. Вслед за работами Л. Н. Дерюгина [59, 60], в которых впервые на одном частном примере теоретически проанализированы поверхностный и двойной резонансы в отражательной решетке, появились работы с результатами всестороннего аналитического и численного исследований явлений аномального рассеяния волн в области точек скольжения (на рэлеевских длинах волн) [25, 61—65], полного резонансного прохождения [25, 66, 67] и полного резонансного отражения [7, 25, 29, 53, 57, 64, 68—77] плоских волн в случае полупрозрачных решеток, полного незеркального отражения волн отражательными решетками [25, 78—88] и т. д. [c.7]

Во-вторых, результаты, полученные методом задачи Римана — Гильберта, охватывающим структуры из бесконечно тонких плоских экранов или экранов с осевой (центральной) симметрией, стимулировали поиск подходов, позволявших бы также эффективно анализировать электродинамические свойства решеток других типов. Эта проблема частично решена с появлением метода, в основе которого лежит аналитическое преобразование матричных уравнений типа свертки [25, 57, 58, 92, 93]. Методологическая основа у этих подходов общая — обращение части оператора некорректного исходного операторного уравнения. Отличает их техника выполнения процедуры полуобращения (решение задачи сопряжения теории аналитических функций и вычисление главных частей в разложении Миттаг — Леффлера мероморных функций), а также то, что в первом подходе выделяется и обращается статическая часть задачи (и = 0), а во втором — часть задачи, отвечающая определенной геометрии периодического рассеивателя. По существу при этом использовалась возможность явного аналитического решения задач статики и дифракции плоских волн на системе идеально проводящих полуплоскостей [38, 40]. Недавно полученные в [94—96] результаты, видимо, также могут послужить основой для создания новых вариантов метода полуобращения. Эффективность последнего подтверждается практическим решением проблемы дифракции волн в резонансной области частот на периодических решетках основных типов 124, 25, 58] идеально-проводящих эшелеттах, решетках жалюзи и ножевых, плоских ленточных и решетках из незамкнутых тонких экранов, решетках из брусьев металлических и диэлектрических с прямоуголь- [c.8]

Особая роль математического моделирования в теории дифракции заключается в расширении возможности познания [131 — 139]. Модели дают возможность проигрывать такие ситуации, которые практически нельзя охватить в рамках экспериментальных исследований. Более того, иногда математическая модель становится единственным инструментом анализа различных дифракционных явлений (особенно резонансных) по причине большой сложности осуществления реальных экспериментов или дороговизны проведения исследований во всем объеме вариации параметров [140]. Электромагнитные процессы в резонансной области сложны и многопараметричны, что существенно затрудняет прогнозирование по- [c.9]

При анализе дифракционных свойств двухслойных ленточных решеток отмечался резонансный рост напряженности поля в слое, сопровождающем явление полного прохождения волны сквозь такую полупрозрачную структуру. Это наталкивает на мысль о резонансной природе рассматриваемого явления. Оказывается, что точки х, в которых наблюдается эффект полного прохождения (х и б необходимо связаны соотношением типа (2.38)) близки к реальной части некой собственной комплексной частоты решетки. Такую связь можно проследить во всех тех случаях, где в одноволновом (внутри щелей) приближении получены условия полной прозрачности периодических полупрозрачных решеток волноводного типа. Остановимся подробнее на случае дифракции Я-поляризованной волны на решетке из металлических брусьев с узкими щелями [25]. Электромагнитное поле, удовлетворяющее всюду в пространстве, кроме металлических брусьев, однородным уравнениям Максвелла, а на брусьях—условию обращения в нуль тангенциальных к ним составляющих электрического поля, будем называть квазисобственной волной. От собственных электромагнитных колебаний закрытого объема она отличается тем, что для нее не выполнено условие квадратичной интегрируемости поля по всей ею занимаемой области, следовательно, ее энергия во всем пространстве бесконечна. Дисперсионное уравнение, определяющее условия распространения квазисобст-венных волн решетки в отсутствие волны возбуждения имеет вид [c.110]

Итак, установлена связь между явлениями полного прохождения, возникающими при дифракции плоской Я-поляризованной волны, и собственными режимами решетки. Природа режимов, полной прозрачности в строго определенных точках к, ср, 6 резонансная. При их реализации возбуждается поле, близкое по своей структуре к полю одной из квазисобственных волн системы. Меньше всего дифрагированное поле отличается от собственного, когда резонансные значения частоты и угла падения лежат в окрестности одной из точек скольжения == п + sin ф , п = I, 2, 3,. .. В этом случае интенсивность прошедшего поля особенно резко изменяется при смещении частоты или угла падения от соответствующих резонансных значений тем резче, чем меньше отношение d/l (см. рис. 44). [c.112]

Дифракционные явления на полупрозрачных решетках можно объяснить резонансными свойствами отдельного элемента решетки либо их сильным взаимным влиянием, либо учетом обоих факторов. Все эти ситуации наиболее четко проявляются при исследовании дифракционных свойств решетки из незамкнутых круговых цилиндров. Строгое решение задачи дифракции плоских Е- и Я-поляризованных электромагнитных волн на такой решетке получено в [193]. Установлено, что данная решетка так же, как и ее отдельный элемент (круговой цилиндр с продольной щелью произвольных размеров), обладает квазисобственными колебаниями. Возбуждение последних падающей волной приводит к резонансному изменению коэффициентов прохождения и отражения. [c.131]

Основные свойства порогового эффекта присущи также решетке из полуцилиндров. Зависимость глубины порогового эффекта от параметра S = 2а//, характеризующего геометрию структуры, представлена на рис. 114, г. К числу особенностей данной структуры следует отнести наличие двух минимумов Wo по S при S = 0,4 1. Как и для других структур, сильные аномалии в этих точках связаны с существованием при данных условиях двойного резонанса у рассматриваемой решетки. Известно [197, 274], что при дифракции Я-по-ляризованной волны на одиночном цилиндре максимальное рассеяние падающего поля имеет место при ka, равных 0,84 2,04 3,22 4,42 . .. Это свойство цилиндра приводит к появлению резонансных режимов полного прохождения у решетки из круговых цилиндров вблизи указанных значений (см. рис. 24, 25). В интервале 0,8 < х < 1 величина ka = в точках резонансного полного прохождения равна 0,84 или 2,04. В свою очередь, наложение условий проявления аномалий Вуда и режима полного прохождения приводит к особо сильным аномалиям у решетки при нормальном падении Я-поляризованной волны вблизи значений (х, s), равных (1 0,27), (1 0,65), (2 0,32), (2 0,51), (2 0,7), (2 0,92). Для отражательной решетки из полуцилиндров аналогичные резонансные режимы имеют место (рис. 115) при nxs, равных 1,68 3,22 4,08 4,42 . .., что приводит к сильным аномалиям при х = 1, ф = О в точках [c.166]

Смотреть страницы где упоминается термин Резонансная дифракция : [c.678] [c.127] [c.128] [c.399] [c.173] [c.205] [c.411] [c.270] [c.32] [c.356] [c.670] [c.670] [c.392] [c.102] [c.103] [c.267] [c.7] [c.319] [c.668] [c.191] [c.175]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...