Отражение, распространение и рефракция

ОТРАЖЕНИЕ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ И РЕФРАКЦИЯ [c.90]

Рд = Рпред- Полное внутреннее отражение, возникшее за счет нелинейной рефракции, в этом случае полностью подавляет (компенсирует) дифракционное расплывание пучка — распространение пучка внутри среды не приводит к какому-либо изменению размера и формы пучка, другими словами, пучок для себя как бы создает своеобразный волновод, внутри которого и распространяется без расходимости. Этот режим называется режимом самоканализации светового пучка [c.399]

Широкое использование их для практических целей одновременно ставило задачи и перед другими разделами радиоэлектроники. Прежде всего, например, возникали вопросы, относящиеся к исследованию своеобразных колебательных систем, используемых в этой области техники. Подлежали глубокому рассмотрению вопросы внутренней электродинамики полых резонаторов и направляющих устройств. Ставились и разрешались вопросы внешней электродинамики, главным образом в связи с развитием радиолокации. Надо было теоретически и практически изучить излучение и прием радиоволн новых диапазонов. По-другому пришлось подойти к расчету и конструированию антенных устройств. Предстояло разобраться в явлениях отражения ультракоротких волн от различных целей , начиная от простых геометрических фигур и кончая сложными телами, какими на практике могли быть корабли, самолеты, ракеты, спутники Земли и другие объекты. Очень большое внимание надо было уделить вопросам распространения волн (влияния подстилающей поверхности, дифракции, рефракции, поляризации и др.). Были подвергнуты изучению явления поглощения и рассеяния ультракоротких волн естественными и искусственными образованиями в атмосфере, в газах, аэрозолях, при наличии метеорологических неоднородностей в атмосфере, отражения от метеорных следов и т. п. Находились в центре внимания также и задачи, связанные с отысканием способов уменьшения или полного устранения отражений этих волн и многое другое. Наконец, нужно было разработать совершенно новые методы измерений и создать для этого измерительную технику. [c.381]

При выводе формул Френеля граница раздела между двумя различными средами рассматривалась как математическая плоскость. В действительности граница раздела представляет собой не геометрическую поверхность, а тонкий переходный слой, на протяжении которого показатель преломления изменяется от п, до / 2- Для справедливости формул Френеля необходимо, чтобы толщина слоя была мала по сравнению с длиной волны. Для этого граничная поверхность должна быть свободна от посторонних примесей и хорошо отполирована. Если же показатель преломления постепенно изменяется на протяжении нескольких длин волн, преломление имеет совсем другой характер. Когда длина волны мала по сравнению с размерами неоднородностей среды, выполняются условия применимости геометрической оптики "(см. 7.1). Преломление волны можно при этом рассматривать как распространение лучей, испытывающих в переходном слое рефракцию (постепенное отклонение) без всякого отражения. [c.152]

В главах 1 и 2 книги содержатся сведения о турбулентных флуктуациях показателя преломления и методах теории распространения электромагнитных волн оптического диапазона в случайно-неоднородных средах. Специальный раздел посвящен методам решения задач на локационных трассах. В главах 3—6 излагаются результаты экспериментальных и теоретических исследований статистических характеристик поля пучков оптического излучения, распространяющегося в турбулентной атмосфере на связных трассах. Анализируются средняя интенсивность, когерентность, пространственно-временная структура флуктуаций фазы и интенсивности излучения, случайная рефракция оптических пучков в зависимости от турбулентности на трассе и параметров приемной и передающей оптических систем. В главах 7 и 8 рассматриваются результаты исследований распространения лазерного излучения на локационных трассах. Дается последовательный теоретический анализ влияния интенсивности турбулентности, свойств отражающей поверхности и параметров лазерного источника, отражателя и приемника на эффекты, обусловленные корреляцией встречных волн. Систематизируются результаты экспериментальных исследований распространения лазерного излучения на трассах с отражением в турбулентной атмосфере. В главе 9 описаны методы и аппаратура лазерного зондирования атмосферной турбулентности. [c.6]

В этой главе рассмотрено влияние границ раздела между слоями жидкости с различными характеристиками на распространение плоской акустической волны. В общем случае часть энергии плоской волны отражается от границы раздела, а часть проходит через нее. При этом возможно изменение направления движения фронта волны, называемое рефракцией. Особое влияние на распространение акустической энергии на большие расстояния оказывают потери, происходящие при отражении от поверхности и дна океана. В качестве введения в проблему определения особенностей распространения траекторий акустических лучей в океане рассматривается рефракция, возникающая в случае, если скорость звука является линейной функцией глубины. Целью этого анализа является построение акустических лучевых картин, определяющих изменение интенсивности акустического поля при изменении глубины и расстояния. [c.90]

Ультразвук в применении к подводной сигнализации. Одно из главных применений ультразвук получил в гидроакустике для целей подводной сигнализации и связи, обнаружения подводных препятствий н подводных лодок, измерения глубин моря и т. д. Обычно используется импульсный метод. При этом измеряется промежуток времени между посылаемым импульсом и импульсом, отраженным.от того или иного объекта, откуда, зная скорость распространения ультразвука в морской воде, определяется расстояние до этого объекта. Поскольку поглощение ультразвука в воде незначительно, наряду с сигналом, отраженным от объекта, могут регистрироваться различные сигналы за счет отражений от дна моря, от его поверхности [10] и от неоднородностей, имеющихся в морской воде (пузырьки, планктон). Эти мешающие отражения могут дать значительную величину помех и затруднить измерения. В отношении дальности определения большую роль играет такл<е температурный градиент в морской воде, дающий рефракцию. [c.29]

Металлы, применяемые на практике, имеют поликристалли-ческое строение, и затухание волн в них предопределяется дву.мя основными факторами рефракцией и рассеянием ультразвука вследствие анизотропии механических свойств металла. В результате рефракции фронт ультразвуковой волны отклоняется от прямолинейного направления распространения и амплитуда принимаемых сигналов резко падает. Помимо рефракции волна, падающая на границу кристаллов (.зерен), испытывает частичное отражение, преломление ультразвука и трансформацию, что и определяет механизм рассеяния. Рассеяние в отличие от рефракции приводит не только к ослаблению сигнала, но и образованию [c.21]

ОПТИКА НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД — раздел физ. оптики, в к-ром изучаются явления, сопровождающие распространение оптического излучения в оптически неоднородных средах, показатель преломления п к-рых не постоянен, а зависит от координат. Характер явлений и методы их исследования существенно зависят от характера изменения п и масштабд неоднородностей по сравнению с длиной волны света К. Оптич, неоднородностями являются поверхности или объёмы внутри среды, на (в) к-рых изменяется и. Независимо от физ. природы неоднородности она всегда отклоняет свет от его пер-вонач. направления. На поверхностях, разделяющих среды с различными н, происходят отражение света и преломление света. В среде с непрерывно изменяющимся п, когда относит, изменение п на расстояниях, сравнимых с очень мало (т. н. градиентная среда), световой луч, задаваемый величиной grad5 =п(1г1(13 в каждой точке волновой поверхности 8 х, у, г), меняет направление в зависимости от неоднородностей пространства, что приводит к его искривлению (рефракции). [c.424]

Электродинамика, в осн. опирающаяся на ур-ния Максвелла в линейных средах, обеспечила понимание процессов излучения, распространения и приёма радиоволн. Это позволило создать разд. элементы радиоаппаратуры как в ДВ-диапазонах (системы с сосредоточ. параметрами — колебат. контуры, фильтры, преобразователи и т. п.), так и в КВ-диапазонах (системы с распределёнными параметрами — линии передачи, волноводы, объёмные резонаторы, аттенюаторы и т. п.). Осн, направления исследования излучение и распространение радиоволн в раэл. средах (напр., в кос-мич. плазме), с учётом анизотропии, поглощения, рефракции и дифракции, рассеяния, отражения и нелинейных эффектов, связанных со взаимодействием излучения с веществом, создание мн. типов антенн. [c.236]

Причиной образования 3. м. является рефракция звука в атмосфере. Т. к. темп-ра в ниж, слоях атмосферы убывает с высотой (вплоть до минус 50—75 "С на высоте 15—20 км), звуковые лучи отклоняются вверх, что приводит к прекращению слышимости на поверхности Земли. Повышение темп-ры до плюс 50—70 "С в слое, лежащем на высоте 40—60 км, приводит к тому, что лучи загибаются кпизу и, огибая сверху 3. м., возвращаются па земную поверхность, образуя зону аномальной слышимости. Вторая и третья зоны аномальной слышимости возникают вследствие одно- и двухкратного отражения звуковых лучей от земной поверхности. Для зон аномальной слышимости характерно запаздывание прихода звука по времени на 10— 30% по сравнению со случаем нормального распространения звука вдоль земной поверхности это запаздывание обусловлено большей длиной искривлённого луча по сравнению с прямым путём вдоль поверхности и меньшей скоростью звука в холодном воздухе. Ветер изменяет форму лучей, уничтожая симметрию в условиях распространения звука, что может привести к значит, искажению кольцеобразной формы 3. м. и даже разомкнуть кольцо, ограничив зону аномальной слышимости нек рым сектором. Изучение 3. м. впервые привело к мысли о наличии слоя с повышенной темп-рой па высоте ок. 40 ки. Исследование аномального распространения звука — один из методов определения темп-р в ср. атмосфере. [c.88]

Если е изменяется плавно, т. о. относительное изменение е на расстояниях, сравнимых с X, очень мало, то имеет место рефракция — постепенное изменение направления распространения электромагнитной волны, сопровождаемое плавным изменением ее амплитуды и нарушением ее однородности (т. е. появлением различия между поверхностями равной фазы и равной амплитуды). При определенных условиях рефракция может вести к полному внутреннему отражению волны внутри неоднородной среды (наир,, отражению радиоволн от ионосферы). Рефракцией обусловлено изменение видимого положения светил на небосводе в зависимости от их высоты над горизонтом (астрономическая рефракция), видимого положения отдаленных наземных объектов в зависимости от состояния атмосферы (зе.мная рефракция), возник-цовенне миражей и т. д. [c.502]

Механизм Р. р. связан с явлениями отражения, дифракции, рефракции, поглощения и рассеяния радиоволн и различен для разных диапазонов длин волн X. Сверхдлинные волны (СДВ X > 10 ООО. ч) сравнительно слабо поглощаются земной корой. На их распространение над Землей сильно влияет ионосфера, нижние слои к-рой вместе с земной поверхностью образуют сферич. волновод, внутри к-рого распространяются СДВ (многократное отражение от ионосферы и земной поверхности). Длинные волны (ДВ X = 10 000—1000 м) сильно поглощаются земной корой. Они хорошо огибают Землю как за счет дифракции вокруг Земли (поверхностные или земные волны), так и за счет волновода земная поверхность — ионосфера (пространственные, или ионосферные волны). Средние волны (СВ Я, = 1000—100 м) сильно поглощаются нижней областью D ионосферы днем, когда область D сз ществует, они распространяются только за счет дифракции вокруг Земли (земные волны) ночью же, когда область D исчезает, дальность их распространения резко возрастает за счет отражения от верхних слоев ионосферы (ионосферные волны). На распространение СВ сильно влияют элоЕ трич. неоднородности почвы и неровности земной поверхности. Короткие волны (КВ Я == 100—10 м) за счет дифракции вокруг Земли распространяются на сравнительно небольшие расстояния. Однако за счет отражения от ионосферы оии могут распространяться до антипода (противоположная точка земного пшра). [c.336]

Уровень шума в полосе частот от 10 до 100 Гц определяется плотностью судоходства и характеристиками дальнего распространения звука в океане в этом частотном диапазоне. Уровень низкочастотного звука, приходящего с больших расстояний, должен зависеть главным образом от рефракции звука при прохо-жденип зоны конвергенции и типа звукового канала. Шум, распространяющийся путями, приводящими к многократным донным отражениям, сильно затухает и, таким образом, не вносит большого вклада в поле окружающего шума. Следовательно, высокие уровни окружающего шума в низкочастотном диапазоне обычно наблюдаются при таких глубинах и профилях скорости звука, которые характеризуются наличием зон конвергенции. На рпс. 10.2 показан диапазон уровней, который можно ожидать для шумов отдаленного судоходства с учетом влияния [c.259]

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА — упрощённая теория распространения звука, пренебрегающая дифракционными явлениями (см. Дифракция звука). Г. а. основана на представлении о звуковых лучах, вдоль каждого из к-рых звуковая энергия распространяется независимо от соседних лучей. В однородной среде звуковые лучи — прямые линии. Г. а. позволяет рассматривать образование звуковых теней позади препятствий, отражение и преломление лучей на границе между средами или на границе между средой и препятствием (см. Отражение звука, Преломление звука), фокусировку Звука акустич. линзами и зеркалами, рефракцию лучей в неоднородных средах, рассеяние звука в статистически-неоднородных средах с крупномасштабными неоднородностями и т. д. Расчёт звуковых полей при помощи Г. а. даёт удовлетворительную точность только при длине волны звука, достаточно малой по сравнению с характерными размерами параметров задачи (как, напр., размерами препятствия, фокусирующей линзы). Г. а. неприменима или даёт значительную погрешность в областях, где вследствие волновой природы звука существенны дифракцион- [c.77]

Радиоволнам свойственны явления отражения преломления (рефракции) й огибания препятствий (дифракции), имеющих рммеры, сравнимые с длиной волны или меньше ее. Радиоволны при распространении рассеиваются (дисперсия) иа неоднородностях среды. Рассеивание является формой отражения и пре> ломления волны при про-хождении неоднородностей с неплоской границей. Рассеивание, иногда используют при связях на небольшие и средние расстояния в диапазона.х КВ и УКВ. Для радиосвязи на КВ используют в основном два вида распространения — земной (или поверхностной) и пространственной (или ионосферной) волнами. При определенных состояниях атмосферы для связи на высокочастотных любительских диапазонах можно использовать тропосферное прохох дение радиоволн. [c.212]

Рассмотрим, как можно учесть влияние тропосферной рефракции на распространение радиоволн при поднятых передающей и приемной антеннах в условиях применимости интерференционных формул. Как известно, подобные условия встречаются только в диапазоне ультракоротких волн. Вывод интерференционных формул основывался на предположении, что как прямой, так и отраженный от поверхности Земли лучи распространяются по прямолинейным траекториям, притом с постоянной скоростью. В зеальных условиях ни одно из этих условий не выполняется, вследствие тропосферной рефракции и прямой, и отраженный от поверхности Земли лучи распространяются по криволинейным траекториям, обращенным выпуклостью вверх, как показано на рис. 3.3 сплошными линиями. На том же рисунке пунктиром показаны траектории лучей при отсутствий рефракции. Ясно, что геометрическая разность хода лучей, входящая в. илтерференционные [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...