Оптика твердого тела

Обсуждение вспомогательных методов теории групп проводится на примерах применения теории групп к теории зонной структуры, к дисперсионным кривым фононов и к оптике твердого тела. [c.362]

Оптика твердого тела [c.383]

С исследованием по оптике твердого тела связана и другая проблема — плазмоны. Плазмоны — это коллективные продольные колебания электронного газа в твердых телах. Для простых одновалентных металлов энергия плазмонов лежит в ультрафиолетовой области, для многовалентных — в вакуумном ультрафиолете. Поскольку энергия плазменных колебаний тесно связана с длинноволновой границей пропускания металлов, -исследование плазмонов представляет также и большой практический интерес. Например, при работе с СИ используются фильтры из тонких металлических пленок для обрезания высших порядков — граница пропускания таких фильтров связана с энергией плазмонов. В частности, энергия плазмонов для алюминия равна примерно 16 эВ, и алюминий используется как фильтр в области спектра от 170 до 800 А. [c.255]

Дальнейший прогноз свойств связан с использованием итерационного метода, отражающего связь между параметрами предыдущего события и последующего. Отличие синергетического метода анализа механических свойств от методов сплошной среды связано с учетом деградации сплошной среды в связи с ее эволюцией от сплошной в дискретную (фрактальную). Развиваемый новый подход к анализу механического поведения твердых тел базируется на представлениях В.И. Вернадского о единстве природы. Однако на пути познания сложного потребовалось искусственное выделение из объектов и явлений природы определенных качеств и свойств и отнесение их к различным областям. К примеру, изучение свойства воды быть мокрой, т.е. способной смачивать другие объекты, он отнес к области физики поверхностных явлений. Свойство воды быть прозрачной было отнесено к оптике. Вопрос, из чего состоит вода и какова ее структура, стал изучаться различными разделами химии. [c.234]

Весьма интересна последняя фраза в этом высказывании. Для того чтобы происходило рассеяние корпускул друг на друге, необходимо допустить, что их масса не постоянна. На языке квантовой оптики это соответствует тому, что изменяется частота света. Такое явление действительно наблюдается при взаимодействии лазерных пучков в прозрачных средах, например в кристаллах, при определенных условиях. Оно относится к нелинейно-оптическим явлениям. При этом действительно происходит взаимодействие фотонов друг с другом (тогда как в вакууме или воздухе фотоны практически не взаимодействуют). Ну как же тут не вспомнить упоминавшееся ранее замечание Ломоносова о том, что в прозрачных твердых телах световые корпускулы обязательно должны взаимодействовать друг с другом [c.23]

Итак, принцип кратчайшего времени был сформулирован и продемонстрирован в геометрической оптике. Немедленно и закономерно возникла проблема отыскания аналогичных задач с минимальным значением времени в механике. Рассмотрение одной из них связано с возникновением вариационного исчисления привело в дальнейшем к формулированию вариационного принципа в механике. Более широкая постановка таких задач связана с проблемой определения кривой при условии, что некоторая величина, связанная с ее формой, имеет максимум или минимум, т. е. отысканием кривой, обладающей некоторым свойством максимума или минимума. Первой задачей такого рода была задача, приведенная Ньютоном в его Началах (книга II, секция VII, предложение 34) какую форму надо придать твердому телу вращения, движущемуся вокруг оси, для того, чтобы испытываемое им сопротивление было наименьшим Решение задачи он привел без указания способа, которым оно было найдено. [c.781]

Для доказательства же значения этого принципа в механике Мопертюи вывел из него известные законы рычага и удара упругих и твердых тел. При рассмотрении конкретных примеров Мопертюи начинает с оптики. [c.784]

Книга предназначена для научных работников, занимающихся исследованиями оптики рентгеновских лучей, рентгеновского излучения высокотемпературной плазмы и космического, физики твердого тела, разработкой рентгеновских оптических приборов и систем. [c.2]

Основная цель последующего изложения — связать интегральную интенсивность и угловое распределение (индикатрису) излучения, рассеянного в сторону вакуума, со статистическими свойствами границы раздела. Измерение диффузного рассеяния служит одним из наиболее распространенных и адекватных методов исследования и контроля поверхностей в оптике, физике твердого тела, а также в технологических процессах в машиностроении и микроэлектронике. [c.52]

Дs элемент пути, v — скорость) был сформулирован и продемонстрирован в геометрической оптике. Немедленно и закономерно возникла проблема отыскания аналогичных задач в механике. Первой задачей такого рода была задача, приведенная Ньютоном в его Началах (книга И, секция VH, Предложение 34) какую форму надо придать твердому телу враш,епия, движуш е-муся вокруг оси, для того чтобы испытываемое им сопротивление было наименьшим Решение задачи он привел без указания способа, с помощью которого оно было найдено. [c.192]

ЧИЛИ развитие совершенно новые методы исследования процессов переноса, в частности, теория протекания, или перколяции, которая вызвала появление сотен статей и стимулировала прогресс ряда направлений физики твердого тела. Появилась возможность подняться на новый уровень обобщения и предложить метод, позволяющий с единых позиций анализировать не только тепло- и электропроводность неоднородных материалов, но и диффузионные, магнитные, механические свойства в широком диапазоне изменения температур, в условиях наложения различных физических полей, при фазовых переходах и т. д. Все это и составляет содержание предлагаемой книги, в которой обобщены результаты исследований процессов переноса, проведенных сотрудниками проблемной лаборатории теплофизики Ленинградского института точной механики и оптики. Авторы надеются, что им удалось в ка-кой-то степени уменьшить информационное перенасыщение в рассматриваемой области, что и составляет одну из задач науки. [c.4]

Лазерная термометрия неразрывно связана с комплексом представлений оптики и спектроскопии твердого тела. В основе любого из лазерных методов лежит температурная зависимость какого-либо оптического параметра твердого тела, определенный способ облучения объекта и регистрации сигнала, содержащего информацию о температуре. По данным измерений определяются параметры модели, описывающей взаимодействие излучения с объектом. Даже незначительные несоответствия между экспериментальной схемой и моделью, на основе которой проводятся вычисления, могут приводить к существенным ошибкам при определении температуры. Поэтому применение лазерной термометрии требует детального понимания принципов, особенностей и пределов применимости каждого из методов. [c.24]

Применение нелинейной оптики для термометрии твердых тел в настояш,ее время ограничено единичными публикациями вследствие сложности методов и установок, а также достаточности ресурсов линейной оптики для решения большинства задач лазерной термометрии. По этой причине настояш,ий раздел содержит лишь беглое упоминание о нелинейно-оптической диагностике твердых тел. Вероятно, по мере усложнения задач, стояш,их перед термометрией твердых тел, методы нелинейной оптики станут применяться шире. [c.58]

В течение последних десятилетий в оптике и спектроскопии существовали отчетливые возможности создания новых методов термометрии, основанных на активном зондировании твердых тел световым пучком для измерения температурно-зависимых параметров, например, ширины запрещенной зоны кристалла, действительной и мнимой частей комплексного показателя преломления, времени затухания флуоресценции, отношения интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент рассеянного излучения. [c.195]

На стыке возможностей оптики и спектроскопии твердого тела и потребностей новых технологий возникло новое направление — лазерная термометрия твердых тел. Трудности и ограничения, присущие традиционной термометрии, были преодолены путем создания сразу нескольких новых методов, положивших начало активной термометрии твердых тел, которая проводится путем зондирования изучаемого объекта внешним оптическим (обычно лазерным) пучком. Закончившийся первый этап развития ЛТ включал разработку новых физических принципов, экспериментальную проверку новых методов термометрии, изучение их особенностей, предварительные оценки измерительных характеристик. Некоторые из методов лазерной термометрии широко применяются в настоящее время в исследованиях и технологическом контроле и характеризуются низкой трудоемкостью и высокой помехозащищенностью, высокой чувствительностью и относительной [c.195]

Работы, представленные в сборнике, выполнены на кафедре электроники твердого тела физического факультета ЛГУ. Они охватывают вопросы авто-и фотоэлектронной эмиссии, дифракции медленных электронов, электронной оптики и т, д. Рассматриваются также оптические и магнитные свойства твердых тел и некоторые вопросы теории. [c.128]

Теперь, если Вы позволите, я расскажу Вам о работах, которые меня занимают. Прошлою осенью я начала работу об интегрировании дифференциальных уравнений в частных производных, которые встречаются в оптике в вопросе о преломлении света в кристаллической среде. Это исследование уже достаточно продвинулось вперед, когда я возымела слабость отвлечься работою над другим вопросом, который вертелся у меня в голове почти с самого начала моих математических занятий и о котором я одно время думала, что другие исследователи опередили меня. Он касается решения общего случая задачи о вращении тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки при помощи абелевых функций. Вейерштрасс как-то предлагал мне заняться этой задачей, но тогда все мои попытки оказались бес- [c.23]

Работа, опубликованная М.Планком в начале XX в., не сразу встретила признание. Многие видные фиаики гого времени были склонны считать предложенный Планком способ вычисления VV > неким математическим фокусом, не имеющим серьезного физического смысла. Большой заслугой Эйнштейна является своевременная поддержка и развитие этой принципиально новой идеи, обусловившей революционные преобразования в физике. В частности, Эйнштейн сразу же предложил использовать формулу Планка для объяснения зависимости теплоемкости твердых тел от температуры вблизи О К, истолковал опыты по фотоэффекту, введя понятие фотона и заложив основы квантовой оптики (см. 8.5). Об этом стоит упомянуть, так как в популярной литературе иногда встречаются попытки представить Эйнштейна ученым, завершившим классическую физику, но не принявшим квантовых представлений. Это совсем неправильная точка зрения. Эйнштейн, бесспорно, был одним из творцов новой квантовой физики, а его сомнения и поиски смысла вероятностного описания, свойственного дальнейшему развитию квантовой механики, отражают глубину подхода этого гениального ученого ко всем проблемам естествознания. Другое дело, что по многим причинам, из которых не последнюю роль играли многолетние попытки решить непомерно трудную задачу создания единой теории поля, за последние 30 лет своей жизни Эйнштейн не внес существенного вклада в бурное развитие квантовой физики. [c.426]

Трудности, связанные с этим, состояли в том, что поперечные колебания и волны не могут иметь места в жидкостях и газах. Упругие же колебания в твердых телах еще не были исследованы к тому времени. Учение Френеля о поперечных световых волнах дало толчок к исследованию свойств упругих твердых тел. Применение полученггых знаний к оптике повело к ряду принципиальных затруднен1 й, связанных с несовместимостью механических законов колебаний упругой среды и наблюдае.мых на опыте законов оптических явлений. Эти затруднения были устранены только с появлением электромагнитной теории света. Однако для интересующего нас вопроса о поперечности световых волн механические теории света дали очень много, и плодотворность их для того времени стоит вне сомнения. [c.372]

Относящиеся к квантовой оптике вопросы (фотонные представления явления, в которых проявляются корпускулярные свойства излучения) освещаются в той или иной степенью полноты во всех современных учебных пособиях по физике. В вузовских курсах физики рассматриваются закономерности теплового излучения (от закона Кирхгофа до формулы Планка), сообщаются сведения о фотоэффекте, эффекте Комптона, фотохимическом действии света, дается объяснение испускания и поглощения света атомами на основе теории Бора. При более глубоком изучении физики студентов знакомят также с люминесцентными явлениями, эффектом Л1ёссбауэра, многофотонными процессами, дают им некоторые сведения о квазичастицах в твердых телах. При этом авторы одних учебников пользуются термином квантовая оптика , тогда как в других учебниках этот термин не применяется, а соответствующие вопросы собраны в главах, называемых Тепловое излучение , Световые кванты , Действие света и т. п. Дело в том, что в использовании термина квантовая оптика нет четкой договоренности. Согласно точке зрения, принятой в современной научной литературе, все отмечавшиеся выше вопросы — это еще не сама квантовая [c.4]

После изложенных соображений, касающихся существа предмета (квантовой оптики), обратимся к данному учебному пособию. Оно состоит из четырех частей 1. Развитие фотонных представлений. 2. Физика микрообъектов. 3. Квантовооптические явления. 4. Теоретические основы квантовой оптики. В первой части на основе ставших классическими работ Планка, Бора, Эйнштейна рассматриваются рождение и становление квантовой теории света, излагаются свойства фотона и фотонных ансамблей, демонстрируется переход от волновых представлений к квантовым. Во второй части анализируются некоторые принципиальные вопросы квантовой физики это позволяет объяснить интерференционные эффекты на корпускулярном языке. В третьей части приводятся необходимые сведения из физики твердого тела и затем обстоятельно рассматриваются три группы оптических явлений фотоэлектрические, люминесцентные, нелинейно-оптические эти явления иногда объединяют термином квантово-оптические . Вопросы, излагаемые в указанных трех частях пособия, составляют содержание раздела Квантовая природа света , [c.5]

Дифракция упругих волн в твердых телах. В основе большинства способов, реализующих ультразвуковые методы неразрушающего контроля (УЗМНК), используется лучевое представление о распространении и рассеянии ультразвуковых волн на дефектах, размеры которых существенно больше длины волны, подчиняющееся законам геометрической оптики (ГО). Согласно этому представлению каждую точку дефекта рассматривают как вторичный излучатель звука, а амплитуду отраженной волны вне дефекта считают равной нулю. Замечательной особенностью законов ГО является их локальность. Поле в приближении ГО как бы распадается на совокупность лучевых трубок, которые можно рассматривать как каналы по каждому из них распространяется энергия, независимо от наличия соседних каналов. [c.33]

Огюстен Жан Френель (Freanel) родился в Нормандии в 1788 г., умер в Париже в 1827 г. Вместе с английским физиком Томасом Юнгом он дал экспериментальные основы волновой теории света. Выдающимися являются его опыты с явлением диффракции и интерференции поляризованного света. Согласно его теоретической концепции световые явления порождаются поперечными колебаниями некоторой среды (эфира), которую, для того чтобы иметь бесконечно малую плотность, наделяют свойством упругих твердых тел. При помощи волновой теории света ему удалось в удивительном согласии с опытом объяснить не только классические явления геометрической оптики [c.378]

Эллипсометрия представляет собой мощный аппарат фундаментальных исследований в области физики твердого тела, интегральной оптики и физики полупроводников. Поляризационно-оптические измерения в сочетании с методами термоотражения, электроотражения и пьезоотражения позволили получить сведения [c.207]

В главе Гидропушки режут лед рассказывалось о проекте ледокола, дробящего ледяные поля водяными пушками. В пояснительной записке к проекту, составленной авторами, утверждалось, что никакими другими способами, в том числе лазерами, выполнить такую задачу невозможно. Действительно, просто лазерный луч для этого слаб. Но светогидравлический взрыв — совсем другое дело. Тем более, что такой взрыв особенно разрушительно действует на поверхности с трещинами, заполненными водой. Кстати, мощный лазерный луч, проходя через прозрачную среду, возбуждает в ней иногда чрезвычайно мощную ультразвуковую волну, давления в которой доходят до нескольких тысяч атмосфер. Такая волна дробит на осколки стеклянные линзы и зеркала. Это стало уже препятствием на пути лазерной оптики больших мощностей. Сейчас явления разрушения твердых тел лазерным лучом тщательно исследуются. Быть может, в будущем удастся создать на этом принципе горнопроходческую машину, работающую на таких световых волнах, для которых горная порода прозрачна. [c.283]

ОПТИКА [ асферическая содержит элементы, поверхности которых, не имеют сферической формы просветленная обладает уменьшенными коэффициентами отражения света у отдельных ее элементов путем нанесения на них специальных покрытий) как оптическая система (волновая изучает явления, в которых проявляется волновая природа света волоконная рассматривает передачу света и изображений по световодам и пучкам гибких оптических волокон геометрическая изучает законы распространения света в прозрачных средах на основе представлений о световых лучах интегральная изучает методы создания и объединения оптических и оптоэлектронных элементов, предназначенных для управления световыми потоками квантовая изучает явления, в которых при взаимодействии света и вещества существенны квантовые свойства света и атомов вещества когерентная изучает методы создания узконаправленных когерентных пучков света и управления ими нелинейная изучает распространение мощных световых пучков в оптически нелинейных средах (твердые тела, жидкости, газы) и их взаимодействие с веществом силовая изучает воздействие на твердые тела интенсивного светового излучения, в результате которого может нарушаться механическая цельность этих тел статистическая изучает статистические свойства световых полей и особенности их взаимодействия с веществом тонких слоев изучает прохождение света через прозрачные слои вещества, толщина которых соизмерима с длиной световой волны физическая изучает природу света и световых явлений) как раздел оптики электронная занимается вопросами формирования, фокусировки и отклонения пучков электронов и получения с их помощью изображений под воздействием электрических и магнитных полей корпускулярная изучает законы движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях нейтронная изучае взаимодейс вие медленных нейтронов со средой) как раздел физики] [c.255]

Обусловленные нелинейностью показателя преломления эффекты самовоз-действия универсальны — они проявляются при распространении мощного лазерного излучения в газах, жидкостях и твердых телах. Интенсивное изучение различных аспектов самовоздействий световых пучков и импульсов, стимулированное открытием самофокусировки света, было начато в середине 60-х годов. Несомненно, физика самовоздействий и по сей день один из наиболее бурно прогрессирующих разделов нелинейной оптики. Именно при исследовании самовоздействий нелинейная оптика столкнулась с проявлением сильных нелинейных эффектов — временной и пространственной бистабильностью, генерацией структур, оптической турбулентностью — генерацией световых полей, не имеющих даже отдаленных аналогов в линейной оптике. [c.67]

Новое и быстро развиваюш,ееся направление волновой нелинейной оптики — использование сверхкоротких оптических импульсов для генерации импульсов иной природы. В 3.8 речь пойдет о генерации сверхкоротких акустических импульсов и некоторых проблемах их распространения в твердых телах. Несомненно, идеи нелинейной оптики сверхкоротких импульсов оказались весьма плодотворными для развития этой области физики. [c.112]

В статье Данна 1897 г. экспериментальная проблема того времени охарактеризована во втором предложении вступления Как это понимается обычно, импульсивная сила является такой, что ее значение меняется слишком быстро, чтобы можно было произвести ее успешное измерение (Dunn [1897, 1], стр. 321). Искусный эксперимент Данна не только позволил пересмотреть это определение, но, несомненно, открыл новые возможности в экспериментальной механике твердого тела введением высокоскоростной оптико-фотографической техники, которая позволила описать непрерывное поведение перемещения как функции времени в микросекундных интервалах. [c.199]

Использование Корню в 1869 г. интерференционных колец Ньютона и использование Грюнайзеном в 1906 г. интерферометра продемонстрировали обширные возможности применения интерс -ренционной оптики в изучении деформаций твердых тел. При совершенно ином подходе, но также основанном на оптической интерференции, новый эксперимент в 1956 г. успешно разрешил проблему вековой давности в ударных испытаниях, позволив провести непосредственные и точные измерения профилей волн конечных деформаций в микросекундных интервалах времени (Bell [1956], [c.243]

Совершенно очевидно, что такие ультракороткие импульсы (УКИ) дали исследователям уникальную возможность прямого наблюдения и измерения самых различных быстропротека-ющих процессов с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Содержанием актуальнейшей области квантовой радиофизики и электроники, условно называемой пикосекундные явления , стали не только проблемы получения УКИ, но также их многочисленные применения в различных областях научных исследований. Это прежде всего так называемая пикосекундная спектроскопия, т. е. спектроскопия с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Исследования проводятся по схеме возбуждение—проба , а именно образец первым (возбуждающим) импульсом переводится в исследуемое состояние, а с помощью второго (пробного), задержанного на нужный промежуток времени, фиксируется измененное состояние. По такой методике были проведены многочисленные исследования в области физики твердого тела, молекулярной физики, фотохимии и фотобиологии. В области электроники УКИ дают возможность точных измерений временных характеристик фотоприемников. Продемонстрирована возможность создания миниатюрных оптоэлектронных устройств с пикосекундным быстродействием. Поскольку УКИ несут значительную интенсивность в когерентных пучках, их с успехом используют для изучения нестационарных явлений нелинейной оптики и взаимодействия лазерного излучения с веществом. [c.5]

Нелинейные оптические эффекты при взаимодействии излучения с веществом связаны с тем, что под действием мощной электромагнитной волны в веществе создаются наведенные ангармонические осцилляторы, при этом возникают новые спектральные компоненты с кратными или комбинационными частотами [4.40]. Известны нелинейное (многофотонное) поглощение света, нелинейное отражение и ряд других явлений. Для нелинейно-оптических методов диагностики твердого тела типично высокое быстродействие характерные длительности импульсов при возбуждении нелинейного отклика лежат в фемто- и пикосекундном диапазонах. Из-за сложности и больших размеров установок для наблюдения нелинейных эффектов эта область оптики пока мало применяется для термометрии твердого тела. [c.106]

Радиационные свойства твердых тел в большой степени зависят от состояния их поверхности, ее степени и характера шероховатости. Когда дело идет о макрошероховатости, т. е. когда размеры выступов шероховатости и расстояния между ними значительно превосходят длины волн излучения, то радиационные свойства такой поверхности можно определить на основе рассмотрения взаимодействия лучистых потоков и поверхности по законам геометрической оптики. Примеры решения таких задач будут даны в последующих главах. [c.78]

По мере продвижения з коротхозол,новую область спектра количество пригодных для изготовления оптики материалов уменьшается, и не известно ни одного твердого тела, прозрачного в области длин волн короче 1050 А. Широкое применение в вакуумной части спектра имеют отражающие и прозрачные тонкие слои. Свойства ряда таких пленок и покрытий рассматриваются ниже. [c.76]

Нелинейная оптика. По определению одного из ее создателей С. А. Ахманова, нелинейная оптика — то раздел оптики, охватывающий исследования распространения мощных световых пучков в твердых телах, жидкостях и газах и их взаимодействия с веществом. (Физический энциклопедический словарь,—М. Сов. Энциклопедия, 1983, с. 458). Согласно содержанию той статьи автор относит к нелинейной оптнке также н нестационарные эффекты, которым посвящена лекция 15, а также те аффекты, которые описаны в лекциях 16—18 и частично в 19—22. [c.143]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...