Среды с селективным поглощением

В последнее десятилетие широкое распространение получили лазерные системы контроля состояния окружающей среды. Традиционный арсенал методов лазерного зондирования базируется главным образом на процессах линейного взаимодействия излучения с газовой и аэрозольной компонентами атмосферы [27, 28, 33, 38, 39]. Вместе с тем существует целый ряд чрезвычайно интересных задач, решение которых линейными методами зондирования неэффективно как из-за возникающих технических трудностей ввиду малых сечений взаимодействий, так и из-за принципиальных физических ограничений, когда указанные эффекты не содержат информации об искомых параметрах среды. К такого ряда задачам относятся, например, дистанционный элементный анализ конденсированного вещества аэрозолей и подстилающей поверхности, определение содержания инертных газов, обнаружение сверхнизких концентраций газовых примесей и паров веществ с коэффициентами селективного поглощения <10" см и ряд других задач, связанных, в частности, с диагностикой индустриальных загрязнений, а также оконтуриванием месторождений полезных ископаемых по их газовым проявлениям. [c.188]

Если вместо измерения интенсивностей только на двух частотах сопоставить их с кривой Планка в большом интервале частот, можно установить, насколько наблюдаемые интенсивности соответствуют закону Планка. Отклонения от этого соответствия могут быть вызваны одной из следующих двух причин 1) излучение источника не является излучением абсолютно черного тела, т. е. не выполняются постулированные нами допущения, и 2) имеет место селективное поглощение. Если селективное поглощение обусловлено нормальной атмосферой, то можно ввести соответствующие поправки. Другой причиной селективного поглощения может быть наличие вблизи источника излучения поглощающей среды с неизвестными свойствами. Такое положение наблюдается при взрывах, когда взрывные газы, содержащие большое количество неустойчивых продуктов, могут обусловить значительное селективное поглощение. [c.299]

Дальнейшим развитием абсорбционной лазерной спектроскопии является высокочувствительный метод внутрирезонаторных селективных потерь (рис. УП.б2, б). Он основан на помещении внутри резонатора многомодового лазера с широкой полосой усиления среды со слабым поглощением внутри этой полосы усиления. Моды, попавшие внутрь слабых линий поглощения, подавляются, т. е. происходит селективное тушение мод. Это приводит к образованию резких провалов в спектре излучения лазера, которые легко обнаружить с помощью обычного спектрографа. [c.441]

Как известно, наличие в газообразной среде мельчайших частичек сажистого углерода практически не изменяет селективных свойств среды, так ак эти частицы соизмеримы по величине с длинами волн теплового излучения, напротив, наличие в газе значительно более крупных частиц пыли приближает излучение такой запыленной среды к излучению серых тел. В этом случае зависимость, коэффициентов излучения и поглощения от температуры и длины волны может не учитываться. [c.228]

В отличие от системы поверхностей и кл с не-запыленным селективно-серым газом в рассматриваемом случае излучающая и поглощающая среды обмениваются лучистыми потоками с fм и кл не только в пределах спектральных полос поглощений (излучения) селективно-серого незапыленного газа (Дл)г, но также н вне их. Поскольку в пределах (М)г и вне их спектры излучения среды и поверхностей Рм и кл являются серыми, расчетные уравнения теплопередачи излучением и для дайной системы могут быть получены из уравнений, соответствующих серой излучающей среде. Величина Qp.M и в данном случае может быть представлена в виде суммы двух членов [c.344]

При взаимодействии с ограждающей поверхностью последняя отражает часть падающего на нее излучения газа. Это обратное излучение селективно поглощается газом. Вследствие этой селективности степень черноты и коэффициент поглощения газа, отнесенные к полному излучению, а не к определенной длине волны, вообще говоря, не равны друг другу (е а )- Далее оказывается, что наличие излучающего газа повышает эффективную степень черноты оболочки Ъст,эфф по сравнению с ее степенью черноты при излучении через совершенно прозрачную среду. [c.405]

Снижения тепловыделения в активной среде можно достичь, если применить источники света с повышенной селективностью, линии или полосы излучения которых совпадают с длинноволновой полосой поглощения иона активатора. В качестве таких источников для лазеров на неодимовых средах могут быть использованы разрядные лампы с парами щелочных металлов [34]. Правда, в этом случае появляются свои сложности для обеспечения рабочего режима необходимо поддерживать достаточно высокую (500—600°С) температуру колбы лампы. В маломощных лазерах может быть применена накачка полупроводниковыми лазерами и светодиодами [12]. [c.119]

Основными элементами лазера являются активная среда, источник накачки, возбуждающий вещество активной среды, и резонатор. В обычных условиях отдельные возбужденные атомы вещества переходят на более низкие энергетические уровни спонтанно, т. е. независимо друг от друга. Целью возбуждения активной среды в лазере является такое распределение атомов по возбужденным уровням, при котором между двумя выбранными уровнями достигается инверсия. Состояние с инверсной населенностью отличается от равновесного тем, что на верхнем уровне скапливается существенно больше частиц, чем это диктуется условием равновесия. В результате число переходов с излучением фотонов между данными уровнями оказывается больше числа переходов с поглощением. Такое селективное возбуждение верхних уровней и обеспечивается источником накачки. [c.672]

Величина лучистого потока складывается и"з той части, которая соответствует участкам спектра, где происходит поглощение и излучение. Эта часть лучистого потока меняется с изменением х. Та же часть потока, которая находится вне этих участков спектра, проходит беспрепятственно внутри среды. Последняя часть энергии может получаться только в результате проникновения в селективно излучающую среду посторонних источников излучения. Если такие источники есть, то уравнение (2-104) может быть записано для всего лучистого потока с учетом и той части его составляющих, которые находятся вне излучающей части спектра, и может быть записано только для излучающей части спектра. Величина В для последнего случая будет меньше, чем для первого на постоянную величину, наоборот, коэффициент а в последнем случае, согласно формуле (2-94), будет больше. Произведение же аВ для обоих случаев одинаково. [c.53]

Прп вычислении собственной энергии излучения поверхностей нагрева казалось бы след ет принять во внимание, что они, будучи серыми, испускают излучение по всем длинам волн. Однако испускаемая ими энергия в тех частях спектра, для которых газ совершенно прозрачен, в рассматриваемом случае несущественна, если только принять, как это всегда делается при выводе, что температура ограничивающих газ поверхностей повсеместно одинакова. В самом деле, всякому элементу поверхности противостоят другие элементы с той же температурой, обеспечивающей лучистое равновесие в пределах полос прозрачности газа. Наличие селективно поглощающей промен<уточной среды, имеющей отличную температуру, обязывает учитывать только ту часть собственной энергии, которая приходится на полосы поглощения среды. [c.201]

В связи с обсуждением опытов Вавилова м ы обращали внимание на изменение числа поглощающих частиц под влиянием мощного падающего излучения. Однако это не единственный эффект, имеющий место при больших интенсивностях света. В 156 подчеркивалась тесная связь законов поглощения и дисперсии с представлением об атоме как о гармоническом осцилляторе, заряды которого возвращаются в положение равновесия квазиупругой силой. Если интенсивность света, а следовательно, и амплитуда колебаний зарядов достаточно велика, то возвращающая сила уже не будет иметь квазиупругий характер, и атом можно представить себе как ангармонический осциллятор. Из курса механики известно, что при раскачивании такого осциллятора синусоидальной внешней силой (частота ш) в его движении появляются составляющие, изменяющиеся с частотами, кратными со, — двойными, тройными и т. д. Пусть теперь собственная частота осциллятора соо. подсчитанная в гармоническом приближении, совпадает, например, с частотой 2ш. Энергия колебаний зарядов в этом случае особенно велика, она передается окружающей среде, т. е. возникает селективное поглощение света с частотой, равной со = /2 0o. Таким образом, спектр поглощения вещества, помимо линии с частотой о),,, должен содержать линии с частотами, равными /гСОо, а также /зй)(, и т. д. Коэффициент поглощения для этих линий, как легко понять, будет увеличиваться с ростом интенсивности света. [c.570]

Для создания активной среды необходимо селективное возбуждение ее атомов, обеспечивающее инверсную заселенность хотя бы одной пары их энергетических уровней. Возможны различные способы создания -инверсной заселенности. Поскольку в предшествующем изложении подробно обсуждались процессы излучения и поглощения света, начнем с описания оптического метода селективного возбуждения атомов среды ). Примером оптического квантового генератора, в котором используется оптический метод возбуждения, может служить рубиновый лазер. Отметим, что этот генератор был исторически первым квантовым генератором, излучающим в видимой области спектра (Мейман, 1960 г.). [c.784]

В работе Спэрроу и др. Л. 60] численно решена задача радиационного теплообмена в сферическом слое серой, чисто поглощающей среды с равномерным полем тепловыделений и черными стенками, имеющими одинаковую температуру. В более поздней работе Сэсса и др. Л. 345] предпринята попытка анализа влияния селективности среды на радиационный теплообмен в плоском слое с равномерным полем источников теиловыделения. Б этой работе рассмотрена абстрактная схема селективной среды (при отсутствии рассеяния), облагающая одной полосой поглощения, задаваемой по определенному закону. Осиатой вывод работы заключается в том, что серая модель среды и рассматриваемая специфическая селективная модель дают различный результат. [c.137]

При раснространеппи пзлучения в среде оно селективно поглощается на собственных частотах вещества среды. В ультрафиолетовой п впди.л 0Й областях спектра поглощение происходит на частотах. связанных с электронными переходами в атомах и молекулах, а в инфракрасной области — на частотах колебательных и вращательных переходов молекул и собственных частотах кристаллических решеток. В тех участках спектра, где вещество селективно поглощает, величина прошедшего потока излучения становится меньше, образуя в спектре падающего па вещество излучения провалы , илп полосы поглощения, которые и составляют спектр поглощепия. [c.396]

Среды с конечной диссипацией. Идеальное блокирование всех нежелательных гармоник обычно затруднительно, однако введение повьпиен-ного селективного поглощения даже на одной-двух частотах существенно улучшает условия обмена энергией между низкими спектральными компонентами [Woodsum, 1981 Moffett, 1981]. [c.148]

Итак, введение селективного поглощения позволяет в принщ1пе повысить эффективность параметрического усиления звука заметим, что в недиспергирующей среде коэффищ1ент параметрического усиления субгармоники даже при идеальном синхронизме не может существенно превьпиать единицу [Гольдберг, 1972 Руденко, Солуян, 1975]. Технически такую селекцию можно осуществить в плоском резонаторе, одна из стенок которого представляет собой пластинку конечной толщины, причем акустический импеданс пластинки сильно отличается от импеданса окружающей среды. При нормальном падении волны на резонансных частотах пластинка не отражает ее, а пропускает полностью. Это обстоятельство и можно использовать для устранения перекачки энергии в ненужные гармоники [Зарембо и др., 1980]. Использовав такую пластинку в качестве границы плоского резонатора (акустического интерферометра) и возбудив его на частоте = ясо/ г/,, мы получаем, что на т-й и высших гармониках частоты со добротность резонатора Q мала (он открыт), тогда как на основной частоте и ее гармониках с номерами меньше т значение Q может быть велико, причем отражение по скорости происходит в противофазе, т.е. пластинка эквивалентна твердой стенке, и спектр частот такого резонатора остается эквидистантным. [c.150]

При отсутствии селективного поглощения в резонаторе резонансным условием удовлетворяет множество гармоник и при возбуждении резонатора возникает многочастотный спектр. Для теоретического описания свойств спектра, колебаний, возникающих при гармоническом возбуждении плоского резонатора, необходимо рассмотреть процесс возбуждения комбинащюнных тонов в резонаторе с учетом их расфазировки и потерь [Гольдберг, 1983]. Исходное уравнение в терминах смещения частиц среды и можно представить в виде [c.150]

Главный интерес представляет, однако, зависимость А от р. Если р меньше, чем л, то Л отрицательно. Когда р переходит через значение п. А обращается в нуль и затем меняет знак. Когда А отрицательно, влияние у состоит в уменьшении восстанавливающей силы колебания х. Мы видим, что это происходит тогда, когда вынужденное колебание медленнее того, которое свойственно у. Колебание у стремится, таким образом, замедлить колебание х, если последнее с самого начала было более медленным и, напротив, ускорить его, если оно с самого начала было более быстрым эта тенденция исчезает только в критическом случае идеального изохронизма. Попытка заставить х колебаться со скоростью, определяемой п, связана со своеобразной трудностью, аналогичной той, с которой встречаются, когда хотят привести в равновесие тяжелое тело с центром тяжести, расположенным выше опоры. В какую бы сторону при этом ни была незначительно нарушена точность установки, влияние возникающего колебания всегда увеличивает ошибку. Примеры неустойчивости тона, сопровождающего сильный резонанс, встретятся нам в будущем, но несомненно, что наиболее интересно применение результатов этого раздела к объяснению аномальной рефракции в веществах, обладающих сильно выраженным селективным поглощением света двух длин волн, расположенных (в нормальном спектре) непосредственно по обе стороны полосы поглощения ). Христиансен и Кундт, которые открыли это замечательное явление, заметили, что среда такого рода (например, раствор фуксина в алкоголе) преломляет луч непосредственно ниже полосы поглощения аномально с избытком, а выше ее с недостатком. Если бы мы предположили—это естественно сделать по другим основаниям, — что интенсивное поглощение есть результат согласного действия колебаний света и некоторого колебания, свойственного молекулам поглощающего агента, то наша теория указывала бы, что для света несколько большего периода эффект должен быть такой же, какой [c.191]

Формула (329) была экспериментально проверена Дёрзингом [517]. Она применима только для тех частот, для которых диаметр О трубы мал по сравнению с длиной волны или, другими словами, для частот, много меньших резонансной частоты радиальных колебаний трубы. Поэтому в формулу (329) не входит частота. В ультразвуковой области это условие не выполнено и, как уже упоминалось выше в этом пункте, возможно возникновение радиальных резонансов, оказывающих сильное влияние на распространение звука вдоль трубы. Действительно, при исследовании распространения ультразвука по трубе, заполненной жидкостью, Бойлю, Фроману и Филду [329, 331, 332, 599] удалось экспериментально обнаружить дисперсию звука и селективное поглощение. В качестве примера на фиг. 432 дан график частотной зависимости скорости звука в заполненной керосином стеклянной трубке (внутренний диаметр 3,1 см, толщина стенок 1,4 мм). Из расположения экспериментальных точек видно, что скорость звука уменьшается при приближении к частоте радиального резонанса, затем возрастает скачком и при дальнейшем повышении частоты снова уменьшается, приближаясь к значению скорости в неограниченной среде. Сплошные кривые рассчитаны по теории Филда [592, 594, 597]. [c.393]

Лазеры широко используются в химической спектроскопии, где их роль сводится не только к стимулированию химических реакций, но и к определению характера их протекания. Импульсные лазеры применяются для фотолиза веществ, в котором участвуют микросекупдные и наносекундпые импульсы. Однако использование пикосекундных импульсов позволяет повысить разрешение системы на трн-четыре порядка и открывает новые возможности для исследования фотофизических процессов. Большая мощность излучения лазера может быть вложена в малый объем твердого тела, жидкой или газовой среды, вызывая эффект пиролиза. Это может быть использовано в области микроскопических исследований, а также для ускорения специфических реакций и других целей. При определенных условиях лазеры могут служить для возбуждения определенной степени свободы в потенциально реактивных молекулах, приводя их таким образом к селективно возбужденной химической реакции. Этот метод может быть использован для исследований реакций при воздействии на них тепловым источником. Новым применением лазеров в химии является фотохимическое разделение изотопов, при котором используются такие положительные моменты, как высокая интенсивность, узкая полоса излучения и возможность настройки лазера на определенную длину волны. Облучая систему атомов или молекул, среди которых имеются изотопные элементы с несколько смещенной линией поглощения, можно возбудить их селективно и известным способом отделить от общей системы. Таким образом удалось разделить изотопы водорода (дейтерия), бора, азота, кальция, титана, брома, бария, урана и т. д. [238]. [c.222]

Если же для каждой полосы поглощения селективносерой среды имеет свое значение, то эту среду можно назвать селективно-серой с неоднородным излучени- [c.240]

Решения, полученные для серой среды, могут быть использованы для расчетов излучения (поглощения) сильно запыленных газов, а также пылеугольного и мазутного факелов. Решения, полученные для селективносерой среды, могут применяться при расчетах излучения (поглощения) газов с ярко выраженной селективностью, как, например, незапыленных продуктов сгорания топлив. Решения, полученные для запыленного селективно-серого газа, могут быть использованы для расчетов теплопередачи излучением как от слабо запыленных, так и от сильно запыленных продуктов сгорания 296 [c.296]

АКТИВНАЯ ЛАЗЕРНАЯ СНЕКТРОСКОНЙЯ один из методов нелинейной спектроскопии, исс.педующий поглощение или рассеяние пучка света в среде, в к-рой предварительно (с помощью дополнит, лазерного излучения определ. частот) селективно возбуждены и (или) сфазированы изучаемые оптич. моды. Такое активное лазерное приготовление среды (накачка) меняет картину взаимодействия зондирующего (пробного) излучения со средой. [c.38]

Цветное О. с., предназначенное для изготовления стеклянных абсорбц. светофильтров, представляет собой стекло со специально введёнными ионными, молекулярными, коллоидными красителями или содержит микрокристаллы полупроводниковых соединений. В отличие от цветного техи. или художеств, стекла, цветное О, с. обладает высокой оптич. однородностью. Среди разновидностей цветного О. с. существуют как прозрачные, так и полностью поглощающие в видимой области, но селективно прозрачные в УФ- и ИК-обла-стях спектра. Цветное О. с. нормируется по спектру поглощения обозначение типа цветного О. с. условно характеризует область его прозрачности напр,, СЗС22 — сине-зелёное стекло № 22. [c.460]

МЕЖЗВЕЗДНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ - ослабление света прп прохождении его в межзвездной среде. 1"лавными причинами М. п. света являются дифракция и рассеяние света на мелких частичках космич. пыли и послощение ими света. М. п. света селективно его величина зависит от длины волпы Я. На практике М. и. принимается обратно пропорциональным первой степени X однако детальные исследования показывают, что эта зависимость несколько меняется с изменением Я и различна для разных мест звездного неба. [c.169]

Высокая селективность флуоресцентного лазерного спектрального анализа связана с возможностью осуществления селекции по нескольким каналам по частоте возбуждения, по частоте излучения, по кинетике излучения. Ряд новых методов и схем повышения избирательности флуоресцентного анализа рассмотрен в [14]. Особенно перспективными представляются методы, осуществляющие одновременную селекцию по спектрам поглощения и испускания— метод синхронных спектров и анализ получаемых данных с помощью матрицы возбуждение—излучение , а также удобное при проведении локальных измерений низкотемпературное приготовление образцов в условиях матричной изоляции системы Шпольского, сверхзвуковая струя, матрицы инертных газов [23, 24]. Перспективность применения методов лазерной флуоресценции для исследования газовых сред детально обсуждалась и подчеркивалась в [1]. Примером эффективности использования флуоресцентных методов для дистанционного определения параметров атмосферы может служить, предложенная в [21] методика детектирования радикала ОН и определения профиля температуры по отношению двух сигналов флуоресценции. Один из этих сигналов регистрируется при возбуждении с уровня Г=Ъ/2 ( 1=282,06 нм ) второй — с уровня =11/2 (А.2 = 282,67 нм). При измерении их отношения возможно определение температуры в интервале 225... 280 К с погрешностью менее 10 %, определяемой погрешностью измерения отношения сигналов на и А.2. По флуоресценции радикала ОН возможно измерение давления в диапазоне 25... 250 Па (на высотах 40... 55 км) по отношению сигналов флуоресценции при возбуждении в полосах (1.1) и (0.0). [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...