Рассеяние лазерного луча

Верхняя диаграмма II порядка изображает кулоновское столкновение двух частиц, упомянутое ранее, а нижняя диаграмма указывает, что частица вначале поглощает один квант (или взаимодействует с полем), а затем испускает другой квант-волну. Эта диаграмма условно изображает сразу 4 важных процесса рассеяние лазерного луча в плазме (метод диагностики) тормозное излучение электронов при их рассеянии на кулоновских полях ионов поглощение циклотронной волны частицей в магн. поле (циклотронный нагрев П.) циклотронное излучение частиц, закручиваемых магн. полем. [c.598]

У р) хорошо согласуется с расчетной. Но применительно к спонтанному зародышеобразованию информация оказывается весьма скудной. В произведении п <у> , от которого зависит рассеяние, оба сомножителя меняются со временем. Для определения концентрации капелек тумана при пересыщении смеси водяного пара с аргоном использовалось рассеяние лазерного луча под разными углами [121]. [c.127]

На исследуемое вещество направляются два лазерных луча, разности частот которых совпадают с одной из частот собственных колебаний молекулы или кристалла, что приводит к изменению заселенности колебательных уровней. Для анализа используется дополнительный, так называемый пробный, луч. Фактически исследуется стоксово и антистоксово рассеяние пробного луча. Описанную схему принято называть схемой активной спектроскопии рассеяния света. Пробный луч в этой схеме может использоваться как для регистрации фазовых соотношений между элементарными возбуждениями в разных точках среды (между фазами колебаний разных молекул) — когерентная активная спектроскопия так и для регистрации разности населенностей уровней—некогерентная активная спектроскопия. Естественно, что в обоих случаях рассеянный сигнал, получаемый в схеме активной спектроскопии, существенно превышает уровень сигнала, получаемого в спонтанном комбинационном рассеянии. [c.316]

В последние годы наблюдается бурное развитие волоконно-оп-тических линий связи (ВОЛС), важнейшим элементом которых являются волоконно-оптические кабели (ВОК). Узкий световой лазерный луч. модулированный соответствующим образом, может распространяться на большие расстояния и передавать огромный объем информации. Использование его для передачи в атмосфере затруднено из-за больших потерь световой энергии, из-за поглощения и рассеяния, обусловленных загрязнением передающей среды (частички пыли, сажи, газы, капли влаги). По мере развития производства оптически чистых стекол и стеклянных нитей на их основе появилась возможность передавать световую энергию по ВОК, основным элементом которых является ОВ (оптическое волокно). В качестве материала для ОВ используются стекла на основе чистого кварца. Луч света, введенный от лазера в ОВ, распространяется вдоль его оси, если показатель преломления в центре волокна больше, чем у его внешней поверхности. Это достигается, например, путем изготовления двухслойного ОВ, центральная часть которого (сердечник) за счет легирующих добавок имеет показатель преломления, немного больший наружного слоя ОВ (светоотражающая оболочка). [c.265]

В отличие от обычного рассеяния, при котором рассеянный свет имеет ту же частоту, что и первичный, при комбинационном рассеянии частота рассеянного света равна разности или сумме частот первичного света и внутримолекулярных колебаний. В первом случае имеет место стоксовый, а во втором — антистоксовый компонент рассеяния. При малых интенсивностях падающей волны происходит самопроизвольное — спонтанное комбинационное рассеяние, когда тепловые молекулярные колебания хаотичны, т. е. некогерентны. При больших интенсивностях лазерного луча, распространяющегося в нелинейных средах, под действием электромагнитного поля волны происходит когерентное возбуждение молекулярных колебаний частоты Q при этом, если частота первичного рассеиваемого света v, то рассеянный свет имеет частоту v = v — Q. Это так называемое вынужденное комбинационное рассеяние. [c.65]

В секунду) скоростей, могут различаться прежде всего методами выделения доплеровской частоты (оптическое детектирование, спектрометры) и электронной обработкой сигнала. В целом же они должны содержать источник когерентного светового излучения (лазер), оптическую схему, направляющую лазерный луч в исследуемую область движущегося объекта, приемную оптику, выделяющую рассеянный объектом пучок, схему сравнения частот сигнального и референтного пучков и электронный блок измерения доплеровской частоты. [c.282]

В дифференциальной схеме [9, 212], представленной на рис. 165, г, в исследуемую область потока направляются два когерентных лазерных луча равной интенсивности. Рассеянный свет собирается приемным объективом и посылается на фотоприемник. Геометрия световых пучков, соответствующая этой схеме, представлена на рис. 166, а. На фотоприемник попадают пространственно совмещенные световые лучи, рассеянные частицей от первого и второго падающих пучков. Рассеянные п-й частицей световые пучки, ограниченные приемной апертурой, [c.284]

Косвенное обнаружение кавитации по рассеянному свету лазерного луча, воспринимаемому фотоэлементом [c.54]

Оптическая диагностика дисперсной фазы в струе проводилась в двух вариантах. Первый, интегральный, метод [7, 8], основанный на теории рассеяния света от частиц под малыми углами, позволял определять средние по длине зондирующего лазерного луча ( 2 на рис. 1) [c.669]

Сюда включают лазерные счетчики частиц воздуха. Эти электронные устройства определяют или контролируют содержание пыли в фильтруемом воздухе, например, в промышленных установках или в медицинском помещении. Частицы пыли, содержащиеся в пробе воздуха, заставляют лазерный луч создавать рассеянный свет в измерительной камере устройства, который, будучи сконцентрирован в пучок системой линз, затем улавливается фотодиодом и преобразуется в электрический сигнал. С помощью предварительно запрограммированных справочных данных определяется концентрация частиц пыли, а измеренный результат индицируется на цифровое табло прибора или выдается в печатном виде на внещнее печатающее устройство. Через интерфейс результат измерения в виде электрического сигнала может быть также направлен по кабелю в машину для автоматической обработки данных. [c.156]

По сравнению со схемой наблюдения навстречу лучу способ ориентирования по схеме наблюдения траектории луча имеет два основных недостатка. Во-первых, контраст между яркостями рассеянного лазерного излучения и фона, на котором траектория луча наблюдается, достигает пороговых значений только в темное время суток или при сумерках. При этом с увеличением угла визирования (при отсчете от направления навстречу лучу ) яркость рассеянного излучения быстро уменьшается и, следовательно, уменьшается предельная дальность обнаружения контраста. Это обстоятельство ограничивает ширину зоны ориентирования. Во-вторых, при низких видимостях в атмосфере дальность видения траектории луча так же невелика, как и для любого другого протяженного источника излучения. В результате длина наблюдаемой траектории луча становится небольшой, что снижает наглядность и точность ориентирования. [c.160]

Действительные части членов, пропорциональных (ХД ) соответствуют процессу рассеяния, при котором 2 кванта с частотой соь превращаются в квант аз и квант соо (или обратному процессу). Интерференция всех процессов рассеяния приводит в однородной среде к генерации лазерным лучом частот соз и соа (или к обратному процессу). Интересна физическая интерпретация мнимых частей членов, содержащих Эти [c.87]

Она должна была собирать большую часть света, рассеянного вперед от трубки с красителем. Затем свет концентрировался на входную щель дифракционного спектрографа, предназначенного для регистрации на фотопластинке любой спектральной линии в интервале длин волн примерно от 7000 до 12 ООО ангстрем. Получилось так, что на первой же обработанной пластинке обнаружилась размытая линия с длиной волны около 7555 ангстрем. Размытость линии исключала рамановское излучение, и мы сразу заподозрили, что она связана с зачаточным лазерным эффектом. На это указывало, в частности, близкое совпадение частоты зарегистрированной линии с пиком одной из линий флюоресцентного излучения фталоцианина. Вскоре последовало подтверждение этого предположения. Когда трубка с красителем была спарена с подходящей резонансной полостью, то вдоль оси вторичного резонатора возник мощный лазерный луч с длиной волны 7555 ангстрем. [c.19]

Принцип этого метода заключается в том, что свет, приближающийся к образцу, накладывается на свет, возвращающийся от образца. Как уже отмечалось, оба эти световых луча различаются тем, что отраженный рассеянный свет является частотно-модулированным. При способе наложения на выходе интерферометра получают разность частот между обоими лучами света в виде электрического сигнала на фотоэлементе. На рис. 8.22 показан интерферометр Майкельсона. Поверхность образца освещается лазером через оптический делитель луча. На этом делителе часть лазерного луча отщепляется и зеркалом для сравнения отражается на фотоэлемент. Одновременно здесь же отражается на фотоэлемент и свет, приходящий от образца, и накладывается на первоначальный луч лазера. При этом разность частот вызывает модуляцию освещенности на фотоэлементе и может быть снята как электрический сигнал [761]. [c.185]

Как было показано, соответствующее лидарное уравнение дает возможность связать обратный сигнал от зондирующего лазерного луча с оптическими свойствами исследуемой среды, такими, как коэффициенты рассеяния и ослабления. По оптическим свойствам можно получить представление о некоторых физических свойствах исследуемого объекта, в частности о концентрации конкретных компонент, входящих в состав среды объекта. Чтобы оценить оптические свойства по отраженному обратному сигналу, необходимо решить лидарное уравнение. В данном разделе будут рассмотрены наиболее распространенные способы решения такого уравнения. [c.312]

Получаемая зависимость критерия от расстояния (8.2) связана с предположением, что обратно рассеянное лазерное излучение и полезный сигнал возникают в одной и той же области пространства. Обратно рассеянное лазерное излучение, приходящее из других областей вдоль траектории луча, не рассматривается, так как от него легко отстроиться, используя различные временные радиоэлектронные средства. [c.321]

Гомогенное зародышеобразование можно наблюдать не только в камерах Вильсона, но также при смешении паро-газовой смеси с холодным инертным газом в свободной струе [14], при течении смеси в сверхзвуковой трубе [140]. Амелин [14] отметил спонтанную конденсацию водяного пара при 41,2 °С и 5 = 2,73. Он констатировал хорошее согласие степени пересыщения с оценкой по классической теории S = 2,72). Штейн и Вегенер [140] нашли зависимость среднего размера капелек и их концентрации от влажности воздуха, расширяющегося в сверхзвуковой трубе. Эта информация получена из наблюдений рассеяния лазерного луча капельками в определенном сечении трубы. Авторы высказываются в пользу классической теории нуклеации. Для ее полного согласования с опытом нри низких температурах нужно считать 0< Оо- Туми [141] определял критическое пересыщение в смеси паров воды и соляной кислоты при гетерогенном зародышеобразовании. Капельки выпадали на пластинках, покрытых разными полимерными пленками. Зависимость S от угла смачивания 0 соответствует фольмеровскому множителю (см. 9), который для случая капельки в паре имеет вид [c.158]

Что касается использования лазеров в исследовательской работе, то оно практически неограниченно. Лазер становится важнейшим прибором научной лаборатории. Приведем для примера выписки из оглавления монографии Л. А. Душина и О. С. Павлиненко Исследование плазмы с помощью лазеров (М., Атомиздат , 1968) лазерная интерферометрия плазмы, визуализация поля, методы теневой фотографии, исследование магнитоактивной плазмы по вращению плоскости поляризации света, исследование плазмы по рассеянию лазерного луча и т. д. Список, несомненно, внушителен. [c.106]

В общей физике Кои и Пейн [1967] использовали сочетание метода многих масштабов и метода сращивания асимптотических разложений для решения уравнения Фоккера—Планка, которое описывает реакцию самовозбуждающихся осцилляторов на случайные возбуждения. Браун [1967] разработал стохастическую теорию диссоциации и рекомбинации двухатомных молекул. Рамнат [1970а] получил приближение к модели Томаса —Ферми в атомной физике и рассмотрел класс нелинейных дифференциальных уравнений, возникающих в астрофизике [1971]. Мейер [1971] исследовал рэлеевское рассеяние лазерного луча на тяжелом релятивистском атоме с двумя уровнями энергии Нинхус [1970] изучал броуновское движение с вращательной степенью свободы. [c.253]

Рассматриваемое явление называют параметрическим рассеянием света (или, менее удачно, параметрической люминесценцией). Световые волны, возникающие при параметрическом рассеянии, распространяются под некоторыми углами к направлению распространения волны накачки, определяемыми условием синхронизма (9.4.8). На рис. 9.12 эти углы обозначены как ф1 (для волны частоты и Ф2 (для частоты oj)- Если смотреть навстречу синему лазерному лучу, проходящему сквозь нелинейный кристалл ниоба- [c.236]

Если в описанной дифференциальной схеме источник лазерного излучения и фотоприемник поменять местами, получается так называемая инверсная дифференциальная схема. Пример такой схемы иредставлен на рис. 165, д, а соответствующая ей геометрия световых пучков — на рис. 166, б. В этой схеме в исследуемую область направляется один лазерный луч. Два пространственно разделенных световых пучка, рассеянных движущимися частицами, выделяются диафрагмами и направляются в интерферометр, где интерферируют на светочувствительной поверхности фотоприемника, [c.286]

Лазерная доплеровская анемометрия. Метод измерения скорости основан на эффекте Доплера и состоит в зондировании потока пересекающимися лазерными лучами, регистрации рассеянного на движущихся в потоке метках лазерного излучения и измерении разности частот рассеянных волн. В схеме, изображенной на рис. 6.14, использованы два луча, которые сфокусированы в исследуемую область потока, где при этом образуется интерференционная картина, проецируемая на поверхность детектора. Доплеровская частота сигнала обусловленного пересечением метками интерференци- [c.386]

Наряду с образованием стоксова импульса с частотой os = = ol — 0)21 в активной среде при вынужденном комбинационном рассеянии может образовываться и антистоксов импульс. При этом, однако, аналогично случаю трехволнового взаимодействия при параметрической генерации должно выполняться условие согласования фаз Ак = 2кь — кл — ks O. В асимптотическом приближении коэффициент усиления для антистоксова излучения коротких импульсов в нестационарном случае (т. е. при условии Ti,< T2iGr/2) рассчитывался в [8.21] для диспергирующей и недиспергирующей сред. В обоих случаях оказалось, что антистоксово излучение максимально в направлении, определяемом соотношением Afe Gr/L, причем в зависимости от реализованных условий величина От определяется либо выражением (8.34), либо (8.37). Зная От, можно найти угол между направлениями антистоксова излучения и направлением распространения лазерных импульсов. Таким образом, направления распространения антистоксова излучения образуют вокруг лазерного луча конусообразную поверхность. [c.298]

В этом методе, предложенном Эллисом [17], лазерный луч почти касается поверхности объекта в области возникновения кавитацп.и. Вследствие кавитации происходит рассеяние света. При помощи чувствительного фотоэлемента, установленного под углом 90° к направлению лазерного луча, можно обнарулсить рассеянный свет. [c.54]

В случае анизотропного зеркала результат интерференции будет зависеть от характера поляризации освещающего пучка. Придадим вначале полуволновой пластинке П такую ориентацию, при которой плоскость колебаний в выходящем из П лазерном луче оказывается перпендикулярной плоскости главного сечения кристаллической пластинки Пл. По отношению к Пл такой пучок является обыкновенным, и показатель преломления для лучей, рассеянных вовнутрь пластинки в разных направлениях, имеет одну и ту же величину п — onst = щ. То есть мы имеем случай, аналогичный случаю изотропного зеркала, [c.30]

Опыты показали, что плазма, образующаяся в области фокуса еще до окончания лазерного импульса, очень сильно поглощает лазерное излучение и здесь возникают чрезвычайно высокие температуры. Измерение интенсивности рентгеновского излучения, которое испускается из области фокуса, дало возможность установить, что здесь развиваются температуры в сотни тысяч, почти миллион градусов (С. Л. Мандельштам, П. П. Пашинин, А. М, Прохоров, Ю. П. Райзер и Н. К. Суходрев, 1965). На опыте было также обнаружено по допплеровскому смещению рассеянного излучения (впервые —С. А, Рамсденом и В, Э. Дейвисом, Phys. Rev. Letters, 1964, 13 7, 227—229), что область плазмы движется навстречу лазерному лучу со скоростью 100 км сек. [c.263]

Ф и г. 4. а — схема генератора, использующего эффект вынужденноного комбинационного рассеяния б — схема эксперимента по наблюдению вынужденного излучения со стоксовой и антистоксовой частотами вне оптического резонатора (лазерный луч фокусируется в объем рассеивающей среды). [c.54]

Ряд теоретических вопросов, связанных с эффектом вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна, был рассмотрен Таунсом и др. [12]. Экспериментально рассеяние в кварце и сапфире наблюдали Чао, Таунс и Стойчев [12]. Схема их эксперимента представлена на фиг. 15. При комнатной температуре пороговая мощность лазера, соответствующая появлению вынужденного рассеяния, оказывается весьма высокой пороговые плотности потока мощности в сфокусированном лазерном луче составляют по оценкам 10 бт/сж . При этом в ультразвук преобразуется доЛя мощности лазера соак/мь, которая из-за сильного поглощения звука за время, меньшее 10 сек, переходит в тепло. Кристаллы неизменно повреждались, как только интенсивность лазерного излучения оказывалась достаточной для наблюдения эффекта вынужденного рассеяния. В этих опытах в основном регистрировалось рассеяние в обратном направлении. Вынужденное рассеяние в обратном направлении идет, по-видимому, наиболее эффективно, поскольку длина взаимодействия рассеянного излучения с излучением лазера в этом случае максимальна. Здесь уместно заметить, что рассеяние Мандельштама — Бриллюэна в прямом направлении (0 = О, см. фиг. 13) возможно в анизотропных кристаллах. Здесь падающая световая волна может быть рассеяна с образованием волны стоксовой частоты, имеющей другую поляризацию и распространяющуюся в том же направлении. Законы сохранения энергии и им- [c.162]

За исключением специфического провала (см. фиг. 19) вблизи направления согласования фазовой скорости антистоксовой компоненты с фазовой скоростью излучения основной частоты, коэффициент усиления вынужденного комбинационного рассеяния почти изотропен. Действительно, оказывается возможным получить вынужденное излучение со стоксовой частотой, идущее под углом к лазерному лучу накачки [43]. Конечно, при параллельном расположении лучей объем взаимодействия оказывается обычно намного больше. Так как эффективная длина взаимодействия для внеосевого направления меньше, то для возбуждения рассеяния в этом направлении величину отражений для излучения со стоксовой частотой, идущего вперед, следует свести к минимуму, а на пути внеосевого луча установить зеркала с высоким коэффициентом отражения. Если сфокусировать лазерный луч диаметром 1 см с помощью цилиндрической линзы, то в фокусе ее перпендикулярно направлению исходного луча образуется линия длиной 1 см с высокой плотностью мощности накачки. Создав обратную связь с помошью зеркал, расположенных перпендикулярно этой линии. Танненвальд [44] осуществил генерацию стоксовой компоненты в направлении, образующем прямой угол с накачкой. [c.236]

Экспериментально в нефокусированных лучах, усиленных в лазерном усилителе, можно получить пиковые мощности, превышающие 500 Мет. В этом случае в нитробензоле на длине 10 см усиление на стоксовой частоте равнялось бы Очевидно, что обратная связь, созданная случайным рассеянием всего лишь одной миллионной доли излучения, была бы достаточна для того, чтобы в системе возникла генерация. На пути в 30 см усиление равнялось бы е . Это означает, что один входной фотон создавал бы в среднем 10 ° фотонов. Однако это число больше начального числа квантов лазерного излучения, которое не превышает обычно 10 . Поэтому интенсивность лазерного луча уменьшается, прежде чем он до- [c.238]

Чао и Стойчев [49] точно измерили углы при вершине конусов в кальците. В этом случае ввиду возможного разрушения кристалла под действием излучения очень высокой интенсивности лазерный луч фокусировался в точку, расположенную вне его. Как указывалось выше, все излучение комбинационного рассеяния представляется выходящим из конца кристалла. Чао и Стойчев наблюдали также темные кольца в угловом распределении интенсивности стоксовых компонент различных порядков и яркие кольца на антистоксовых частотах. Значе- [c.242]

У нас нет возможности останавливаться на многих других аналитических свойствах лазерного луча. Следует только заметить, что уже давно для анализа строения молекул и состава органических соединений очень эффективно используется метод комбинационного рассеяния. Он был открыт еще в 1926 г. советскими учеными Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом и индийским ученым Ч. Раманом. Возможности метода несколько ограничивались малой интенсивностью источников света, что приводило к очень большим экспозициям и затрудняло регистрацию слабых линий. Лазерные источники света сразу же решили эту проблему. Начался новый этап в развитии молекулярного спектрального анализа. [c.80]

В настоящее время ЛКИС применяют для воспроизведения и записи контуров объемных или плоских объектов. Одна из разра-<Зотанных систем состоит из гелий-неонового лазера, оптических компонентов, фотодетектора, поворотного зеркала, с помощью которого производится сканирование лазерного луча и проецирование рассеянного света на приемный фотоэлемент. [c.313]

В настоящее время создано несколько конструкций ЛКИС, которые применяют для воспроизведения и записи контуров объемных или плоских объектов. Одна из разработанных спстем [54] состоит из гелий-нео нового лазера (А = 0,63 мк.м,. =0,5. мВт), оптических компонентов, фото детектор а, поворотного зеркала, с по-.мощью которого производится сканирование лазерного луча и проецирование рассеянного света на приемный фотоэлемент. [c.108]

При выводе лидарных уравнений для рассеяния и флюоресценции мы предположили, что вероятностный геометрический коэффициент ЦК,г) равен единице в той области, где поле-зрения оптической приемной системы перекрывается площадью, освещаемой лазерным лучом, и равен нулю для любой другой области. Кроме того, было принято, что падающее лазерное излучение распределяется по освещенной площади исследуемогсь [c.291]

Константу О можно найти в справочных таблицах спектральных величин либо для ее определения следует выполнить ряд калибровочных температурных измерений. Оптическую толщину поглощения в каждом случае можно определить с помощью лидара дифференциального поглощения. При этом необходимо использовать третий лазерный импульс с длиной волны Хз, выбранной вблизи длин волн Л] и Я,г и не пересекающейся ни с одной линией поглощения исследуемой компоненты атмосферы. Такие измерения можно осуществить, применяя либо топографические мищени в качестве независимых рассеивателей в обратном направлении, либо рассеиватели в виде аэрозолей, обеспечивающие рэлеевское и ми-рассеяние. В последнем случае можно получить оценки спектрального поглощения для отдельных участков атмосферы, в случае топографической мищени результаты измерений следует усреднить по всей длине траектории лазерного луча. Пользуясь уравнением (7.25), запишем выражение для оптической толщины поглощения света [c.380]

Согласно табл. 3.6, большинство загрязняющих веществ имеют полосу поглощения в инфракрасной части спектра. Однако у некоторых из них (например, у Оз, ЫОг, ЗОг и небольшого числа металлов) абсорбционные характеристики лежат в видимой или ультрафиолетовой спектральной области. Ряд исследователей использовали метод дифференциального поглощения и рассеяния в этих спектральных областях для измерения концентрации молекул ЗОг, Оз и ЫОг в атмосфере. Для демонстрации того, что в натурных условиях можно добиться указанных в табл. 3.6 значений чувствительности при измерении концентрации этих трех загрязняющих веществ, в работах [398, 193] использовали кювету длиной 2,5 м на расстоянии 306 м. В работах [198, 399] в натурных условиях на трассе длиной 0,8 км при измерении содержания ЗОг в атмосфере была достигнута чувствительность 10 . Измерения проводили с помощью перестраиваемого лазера на красителе с удвоением частоты, накачиваемого лампой-вспыщкой. Выходная энергия составляла 100 мкДж, длительность импульса 1,3 мкс, ширина линии — менее 0,03 нм. Несколько позднее [400, 401] лазер на красителе, накачиваемый лампой-вспышкой, также использовали для измерения концентрации N02 в воздушном бассейне над Редвуд-Сити (шт. Калифорния). В этом случае лазер генерировал импульсы длительностью 700 не с длиной волны 448,1 и 446,5 нм и выходной энергией 10 мДж. Угол расходимости лазерного луча был равен 1,3 мрад, частота повторения импульсов—5 импульс/с, щирина линии — 0,2 нм. Приемная оптическая система включала телескоп Ньютона с диаметром зеркала 51 см и ряд узкополосных интерференционных фильтров. Некоторые результаты, полученные с помощью этой системы, показаны на рис. 9.51. Как нетрудно заметить, результаты лидарных измерений хорошо согласуются с данными, полученными по стандартной методике при условии, что скорость ветра во время измерений составляла менее 5 км/ч. [c.452]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...