к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Линейное взаимодействие волн

Линейное взаимодействие волн - явление перераспределения волнового движения между различными нормальными волнами, происходящее в результате изменения свойств среды в пространстве и(или) во времени под действием внеш. факторов. Это явление наз. также линейной трансформацией волн. Оно не связано с нарушением принципа суперпозиции волновых полей, в отличие от нелинейного взаимодействия волн, при к-ром пространственно-временное изменение свойств среды обусловлено самими взаимодействующими волнами.

Понятие "Линейное взаимодействие волн" удобно рассмотреть на примере линейного взаимодействия колебаний. Напр., для системы связанных осцилляторов

2549-121.jpg

с изменяющимися на нек-ром интервале времени 2549-122.jpg коэф. связи 2549-123.jpg и частотами 2549-124.jpg явление линейного взаимодействия мод с собств. частотами 2549-125.jpg заключается в том, что амплитуды их колебаний, взаимно независимых при 2549-126.jpg при 2549-127.jpgстановятся взаимно зависимыми. Взаимная трансформация мод существенна, если характерное время изменения параметров системы меньше или порядка периода биений 2549-128.jpg между к--л. двумя модами l и т. Если функции 2549-129.jpgи2549-130.jpg достаточно гладкие, то моды остаются независимыми; изменение их амплитуд (в отсутствие диссипации энергии мод Wl) происходит в соответствии с законом сохранения адиабатических инвариантов Ii=2549-131.jpg Поэтому говорят также о неадиа-батич. переходе между модами (см. также Пересечение уровней). Линейное взаимодействие колебаний возникает при столкновении молекул, в связанных радиотехн. контурах, СВЧ- или акустич. резонаторах и др. нестационарных колебат. системах.

Аналогично, если свойства стационарной сплошной среды или волновода меняются вдоль направления распространения волн (ось z), то возникает линейное взаимодействие монохроматич. нормальных волн с показателями преломления nl2549-132.jpg z) (и одинаковой частотой 2549-133.jpg Исходная система ур-ний для вектора е, образованного TV комплексными компонентами2549-134.jpg рассматриваемого волнового поля, имеет вид 2549-135.jpg-iTe. Здесь опущен множитель ехр2549-136.jpg штрих обозначает дифференцирование по безразмерной координате2549-137.jpgk0z, где k0=2549-138.jpgc=const - характерная фазовая скорость волн. В каждой точке2549-139.jpgс помощью ур-ния2549-140.jpg = н;// определяют полную систему собств. векторов е/ и их собств. значения nl, l=1, . . ., N;2549-141.jpg

Замена е= где 2549-142.jpglеl, приводит к ур-ниям

Л. в. в. 2549-143.jpg 2549-144.jpg

Здесь2549-145.jpg - означает комплексное сопряжение, а вид множителей Фl2549-146.jpg определён условием 2549-147.jpg=0; 2549-148.jpg - взаимная к 2549-149.jpgсистема векторов.

В приближении геом. оптики alm=0 и2549-150.jpg2549-151.jpg с постоянными fl0 (см. Геометрической оптики метод). Л. в. в. отвечает нарушению этого приближения, возникающему вследствие неоднородности собств. векторов поляризации волн 2549-152.jpg вдоль направления распространения, когда 2549-153.jpg а значения flо нельзя считать постоянными, ь прозрачной среде при 2549-154.jpg Л. в. в. характеризуется перераспределением их потоков энергии, равных 2549-155.jpg Возможна взаимная трансформация как встречных волн (прямой и отражённой), так и попутных волн (распространяющихся в одном направлении). Как и в случае нестационарных связанных колебаний, Л. в. в. несущественно, если характерный масштаб изменения функций 2549-156.jpg 2549-157.jpgвелик по сравнению с пространственным периодом биений волн 2549-158.jpg\nl-nm\. Поэтому в плавно неоднородной среде Л. в. в. происходит только в области сближения показателей преломления nl и пт (для попутных волн) либо в области малых значений показателей преломления (для встречных волн). В слабо неоднородной среде эффективное Л. в. в. возможно при наличии периодич. модуляции её свойств вдоль направления распространения. Оно возникает вследствие пространственного параметрического резонанса к--л. двух волн при условии, что период модуляции примерно кратен периоду биений между ними. Это отвечает Брэгга - Вулъфа условию в случае трансформации двух встречных волн одного типа, когда пт= -ni.

Линейное взаимодействие волн определяет спектр и поляризацию отраженного и проходящего излучения. Поэтому измерение параметров излучения позволяет судить о локальной неоднородности среды в области Л. в. в., а изменение неоднородности позволяет управлять свойствами излучения. Эти возможности используют, напр., в физике плазмы (лабораторной и космической), физике лазеров, акустоэлектронике и акустооптике, оптике жидких кристаллов, магнитооптике, волоконной оптике, в волноводах и др. линиях передачи.

При распространении через неоднородный слой нестационарной среды возможно линейное взаимодействие волн на разных частотах. В частном случае слабого периодич. возмущения свойств среды наиб. благоприятные условия линейного взаимодействия волн отвечают параметрич. взаимодействию тех волн, для к-рых невозмущённые частоты 2549-159.jpg2 и волновые векторы k1, 2 связаны с частотой2549-160.jpg и волновым вектором k3 возмущений в слое условиями волнового синхронизма: 2549-161.jpg k1bk2=bk3. Если дисперсия волн отсутствует, то линейное взаимодействие волн в пространстве сводится к линейному взаимодействию колебаний (в системе отсчёта, движущейся вместе с неоднородностями среды).

Литература по линейному взаимодействию волн

  1. Заславский Г. М., Мейтлис В. П., Филоненко Н. Н., Взаимодействие волн в неоднородных средах, Новосиб,, 1982;
  2. Железняков В. В., Комаровский В. В., Кочаровский В л. В., Линейное взаимодействие электромагнитных волн в неоднородных слабоани-зотрошшх средах, "УФН", 1983, т. 141, с. 257.

В. В. Кочаровский, Вл. В. Кочаровский

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution