• Авторизация


Лазеры и источники торсионов. 18-09-2006 14:50 к комментариям - к полной версии - понравилось!


5. О природе волн.

Волна выглядит, как отдельная, живая сущность. На море каждый гребень волны кажется живым путешественником, проделавшим огромный путь, но морская вода стоит на месте, только немного покачиваясь туда-сюда. А откуда берётся движение?

Возьмём канат и тряхнём его за один конец. Мы уже положили конец обратно на землю, а по канату ещё бежит волна. Канат поднимаясь тянет за собой соседний участок каната, разгоняет его, постепенно отдавая ему энергию движения. Затем падает вниз, отдавая ещё и энергию набранной высоты. Энергия нашего воздействия передаётся по цепочке от соседа к соседу, и этому служит такой механизм: увеличивая отклонение от равновесия, увеличивается возвращающая сила со стороны соседей. Но и соседи испытывают обратное воздействие (вот он, 3-й закон Ньютона), которое сталкивает их с положения их равновесия.
Например, резко увеличим давление воздуха, он надавит на окружающий воздух, разгонится, сжимая его, не сможет остановиться - разрядится, потянет окружающий воздух назад. И так по цепочке такие колебания давления заполнят всё пространство - это и есть звук.
Создадим резко электрическое поле, его быстрый рост создаст вихревое магнитное поле, которое вырастая создаст электрическое поле рядом, погасив исходное и как бы перенеся его в соседнюю область. Пока будет гаснуть, магнитное поле создаст электрическое с обратным знаком - и так далее, это и есть свет. А заодно радио, рентген и другие электромагнитные волны (они отличаются только частотой).
Хотели найти такую же волну в гравитации - решили найти поле движущейся массы по аналогии с магнитным полем - полем движущегося заряда, который в статике излучает электрическое поле. Взялись за это ленивые жулики, которым нужно было срубить бабла из бюджета, поэтому разгонять массы по прямой они не стали, а стали искать торсионное поле - от вращающихся масс. Тогда эксперименты были провальными, потом появлялись отдельные невоспроизводимые другими результаты о влиянии вращения на массу, токи, поля. Стабильных результатов так и нет.

Особенность электромагнитной волны в том, что она может распространяться независимо от того, какие поля у неё на пути, и как они себя ведут. Поэтому в пространстве могут существовать сразу огромное количество электромагнитных волн самых разных частот и направлений, абсолютно не мешая друг другу. Вот так и свет - это набор колебаний на разных частотах и с самыми разными направлениями напряжённости поля (это называют поляризацией). Эти волны излучены бесчисленным множеством независимых источников в нашем Солнце или в лампочке. А что если они будут излучать не просто зависимо, а синхронно?
Это и есть лазер. Уже излучённый свет, пролетая мимо предварительно возбуждённых атомов вещества, заставляет их тоже испустить свет синхронно с пролетающим. Так обычно свет и излучается - атом взводят, как пружину, оттягивая его электрон на более длинную "орбиту", после чего он падает обратно, своим зарядом давая тот самый первый толчок волне.
Поотдельности эти атомы излучили бы просто свет, но в лазере они излучают, как один большущий атом - одну большую волну, сложившуюся из их маленьких вкладов в общее дело. Такая волна может раскачивать атомы, вызывать большие токи в веществе, а не бороться внутри себя с другими волнами, как это происходит в обычном свете. Поэтому лазер может сфокусироваться в узкое пятно и нагреть маленькую точку до кипения.
вверх^ к полной версии понравилось! в evernote
Комментарии (41): «первая «назад
Аналитик 20-09-2006-20:14 удалить
У меня жизненной силы нет. У меня даже сегодня компьютер не включается вот. Только в безопасном режиме... Я могу делиться только добрым словом. Иногда доброе слово поддерживает человека.
Аналитик 20-09-2006-20:14 удалить
У меня жизненной силы нет. У меня даже сегодня компьютер не включается вот. Только в безопасном режиме... Я могу делиться только добрым словом. Иногда доброе слово поддерживает человека.
По поводу волн можно добавить следующее они бывают продольные и поперечные. Например, волна бегущая по веревке или по поверхности пруда - поперечные т.к. движение частиц среды перпендикулярно направлению движения волны. Звуковая волна в воздухе и жидкости - наоборот продольная. В твердых телах существуют 2 продольные волны по координатам x и y и одна поперечная.
Электромагнитные волны - тоже поперечные. В зависимости от того, как волна сориентирована, говорят о поляризации волны. Обычный свет не поляризован, но вот отраженные волны от поверхности прозрачных сред имеют поляризацию.
Говоря о лазерах нужно выделить две главные составные части резонатор и активную среду.
В резонаторах световые волны, обладающие выделенным направлением и длиной волны, обладают небольшим затуханием. Направление определяется осью резонатора, волны должна удовлетворять следующему условию. Длина волна должна укладываться целое число раз между зеркалами резонатора. В принципе линий - удовлетворяющих этим условиям великое множество. Зеркала резонатора в определенном диапазоне волн обладают наибольшим отражением, который можно описать некоторым контуром коэффициента отражения от длины волны.
Оптически активная среда. В этой среде излучение на некоторой длине волны имеет не отрицательный коэффициент излучения (как в обычных прозрачных средах вода, кварц, стекло), а положительный. Вызвано это следующим физическим явлением. Допустим, у нас имеется среда с 2-мя уровнями энергии. Если волна имеет энергию равную разнице энергий между уровнями, она будет поглощаться атомами или молекулами, находящихся на нижних уровнях энергии. Поглощение описывают соответствующим коэффициентом поглощения. Кроме того, если молекула или атом находится в верхнем возбужденном состоянии, то если на неё упадет волна с энергией равной разнице энергий между уровнями, она вынудит (индуцирует) переход с верхнего уровня энергии на нижний уровень с испусканием фотона синфазного падающему фотону. Коэффициент, описывающий этот процесс, называют коэффициентом индуцированного излучения или коэффициентом Эйнштейна. Выяснилось, что коэффициент Эйнштейна равен коэффициенту поглощения. Поэтому, если у нас есть некоторая оптическая среда, через который пропускают луч света, то её мощность на выходе будет равна мощности на входе + мощность индуцированного излучения - мощность поглощенного. Для того, что бы среда могла усиливать волну количество атомов или молекул на верхнем уровне должно превышать количество на нижнем уровне. Когда такое условие выполняется, то говорят об инверсной заселенности уровня оптического перехода.
Для того, что бы лазер мог излучать оптический резонатор должен быть настроен на линии излучения оптической среды. Если лазер светит на одной линии, то говорят о одномодном лазере, если же таких линий множество то многомодовом.
Для начала о лазерах всё.

LI 5.09.15
RESEARCH 21-09-2006-18:20 удалить
погодите... одномодовость и многомодовость это термин из систем оптической передачи данных

что то не понятен этот вопрос прошу разъяснить как это лазер светит на одной линии ?
RESEARCH, В резонаторе волна гуляет между зеркалами, в световоде же параметры волокна подбираются так, что бы волна отражалась от краев, в принципе световод не что иное как резонатор развернутый в бесконечность. Просто в резонаторе граничные условия определяют зеркала, а волокне - распределение коэффициента преломления вдоль радиуса волокна. При этом образуются благоприятные условия для распространения волн с определенными длинами и определенными пространственными характеристиками, в то время, как волны с другими длинами обречены на затухание. Чем толще световод, тем больше волн с различными длинами удовлетворяют условиям распространения, и наоборот, до тех пор пока только одна волна не будет удовлетворять граничным условиям.

В резонаторах с металлическими зеркалами сложнее таких длин волн по определению может быть много. Поэтому играют на том, что зеркала делают интерференционными покрытиями, что дает высокую добротность резонатора в узком диапазоне длин волн. Кроме того, линия излучения лазерного перехода имеет определенную ширину. Совокупность этих факторов и приводит к тому, что лазер может светить на одной или нескольких линиях. Кроме того, излучение лазера имеет пространственное распределение. Т.е. пространственные моды. Но если задаться такой целью, можно добиться того, что бы лазер светил только на одной моде.

LI 5.09.15
The_Searcher 23-09-2006-21:36 удалить
Открытое забрало, строго говоря, неправильно. Во-первых, продольными и поперечными волны далеко не ограничиваются (овальная поляризация, круговые волны достаточно распространены и не только они), вы слишком упрощаете вопрос, одновременно слишком усложняя текст. В этом основная беда "наукообразности". Это же скучно. Во-вторых, лазеру не нужны зеркала, его создаёт не резонатор. Всё дело в инверсной заселённости и синфазном излучении, хотя их вы тоже упомянули. Заселённость уровней инверсируется тремя уровнями с подходящими правилами отбора, которые не позволят совершить прямой переход для снятия возбуждения, но который охотно произойдёт при стимуляции внешним излучением. Частота излучения однозначно определяется переходом и одинакова для всего рабочего вещества (и безо всяких резонаторов), а синфазность даёт когерентность. Зеркала только увеличивают КПД. Но у меня это всё и так было уже сказано, разве не так? Получается, ваше дополнение было излишним.
The_Searcher 23-09-2006-21:37 удалить
Аналитик, спасибо :) думаю, помогло.
The_Searcher, я занимался разработкой газового химического лазера в составе исследовательской лаборатории ФИАН и поэтому сфера моей компетентности относится к мощными газовыми лазерами.
Газовые лазеры характерезуются малой протностью вещества, а потому низким коэффициэентом усиления. Атом в возбужденного состояния в газовой среде если не успеет излучить, то потеряет свою энергию в столкновении с другим атомом или молекулой, а потому для того что бы снять энергию в резонаторе должна быть высокая мощность излучения. Если я не ошибаюсь, то мы в свое время устанавливали с одной стороны глухое зеркало, а с другой стороны зеркало с коэффициэнтом отражения 99,5%.

Заселённость уровней инверсируется тремя уровнями с подходящими правилами отбора, которые не позволят совершить прямой переход для снятия возбуждения, но который охотно произойдёт при стимуляции внешним излучением.
Не мог ли бы Вы пояснить эту фразу, я её не понимаю.

Частота излучения однозначно определяется переходом и одинакова для всего рабочего вещества (и безо всяких резонаторов), а синфазность даёт когерентность.
Любой оптический переход обладает шириной. Это связано с квантовомеханической природой излучающей системы. Если считать что атом или молекула находится в покое, то уширение линии будет зависит от средней длительности пребывания системы в возбужденном состоянии. Т.е. чем более сильной будет оптическая линия, о значит чем меньшим времени жизни она будет обладать, тем шире она будет. Кроме того есть ушерение связанное с эфектом Доплера, вызванное тепловым движение частиц. В газовой среде время жизни возбужденной частицы ограничивается столкновением с другими частицами, что вызывает столкновительное уширение линии. Потэтому нельзя говорить об однозначности частоты излучающей линии.

LI 5.09.15
Аналитик 26-09-2006-21:57 удалить
Миша, Рыся, Открытое забрало! Обращение к вам. Открытое тож. Предлагаю составить виртуальный научно-исследовательский коллектив. Хызя, как специалист по машинам и агрегатам, возглавит.
Я - за уборщицу. Идет?
RESEARCH 27-09-2006-11:44 удалить
1.Частота излучения однозначно определяется переходом и одинакова для всего рабочего вещества (и безо всяких резонаторов), а синфазность даёт когерентность.

2.Любой оптический переход обладает шириной. Это связано с квантовомеханической природой излучающей системы. Если считать что атом или молекула находится в покое, то уширение линии будет зависит от средней длительности пребывания системы в возбужденном состоянии. Т.е. чем более сильной будет оптическая линия, о значит чем меньшим времени жизни она будет обладать, тем шире она будет. Кроме того есть ушерение связанное с эфектом Доплера, вызванное тепловым движение частиц. В газовой среде время жизни возбужденной частицы ограничивается столкновением с другими частицами, что вызывает столкновительное уширение линии. Потэтому нельзя говорить об однозначности частоты излучающей линии.

Вопрос: значит ли это что в твердом веществе полоса излучения гораздо уже газовых излучений ?

3.Просто в резонаторе граничные условия определяют зеркала, а волокне - распределение коэффициента преломления вдоль радиуса волокна. При этом образуются благоприятные условия для распространения волн с определенными длинами и определенными пространственными характеристиками, в то время, как волны с другими длинами обречены на затухание.


Вопрос: Значит ли это что моды образуются в пределах (достаточно узкой) ширины излучения лазера ?
RESEARCH, врядли в твердом теле ширина линии будут значительно уже. В твердых телах тепловое движение атомов тоже присутствует.

LI 5.09.15


Комментарии (41): «первая «назад вверх^

Вы сейчас не можете прокомментировать это сообщение.

Дневник Лазеры и источники торсионов. | The_Searcher - Искатель | Лента друзей The_Searcher / Полная версия Добавить в друзья Страницы: «позже раньше»