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  

Оптика неоднородных сред

Оптика неоднородных сред - раздел физ. оптики, в к-ром изучаются явления, сопровождающие распространение оптического излучениям 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 масштаба неоднородностей по сравнению с длиной волны света15015-113.jpg Оптич. неоднородностями являются поверхности или объёмы внутри среды, на (в) к-рых изменяется п. Независимо от физ. природы неоднородности она всегда отклоняет свет от его первонач. направления. На поверхностях, разделяющих среды с различными п, происходят отражение света и преломление света .В среде с непрерывно изменяющимся п, когда относит, изменение п на расстояниях, сравнимых с15015-114.jpg очень мало (т. н. градиентиая среда), световой луч, задаваемый величиной gradS = ndr/dS в каждой точке волновой поверхности S(x,y, z), меняет направление в зависимости от неоднородностей пространства, что приводит к его искривлению (рефракции).
Кривизна луча при этом15015-115.jpg и луч загибается в область с большим показателем п. Этим, в частности, объясняется явление миража (в пустыне поверхность земли очень нагрета, а показатель преломления воздуха зависит от его плотности). Лучи распространяются из пространства предметов в пространство изображений по нескольким разл. путям. Лучи, распространяющиеся под большим углом к горизонту, проходят больший геом. путь, однако часть пути они проходят в области с меньшим п, поэтому при правильно выбранном п можно уравнять оптическую длину пути и добиться условия фокусировки лучей. В градиентной оптич. среде ур-ние эйконала ,решение к-рого позволяет определить геом. волновые поверхности S(x, у, z) и ортогональные к этим поверхностям лучи r(х, y, z), имеет вид (gradS)2 = n2(x,y,z).
Из этого ур-ния получается соотношение для траектории светового луча:

15015-116.jpg

Ур-ние (*) допускает ряд частных решений, удовлетворяющих принципу "абсолютного прибора", т. е. оптич. системы, дающей стигматическое (резкое, без аберраций) изображение трёхмерного предмета.
Граданы. Простым примером абс. прибора можно считать сферич. граданы с распределением показателя преломления по радиусу15015-117.jpg - линза Лунеберга и п(r) = п0/[1 + (r/a)2] - "рыбий глаз" Максвелла. В первом случае неоднородная сфера собирает каждый падающий пучок параллельных лучей в единый фокус, во втором - отображение осуществляется преобразованием инверсии. Для аксиальной симметрии принципу абс. прибора удовлетворяет градан с распределением п(z), зависящим от формы сферич. поверхности. Этот градан эквивалентен по аберрациям асферич. линзе. При радиальной симметрии принципу абс. прибора удовлетворяет распределение п(r) = sech(gr). В этом случае неоднородная среда соответствует периодически фокусирующему волноводу с длиной периодичности15015-118.jpg где15015-119.jpg - постоянная распространения, R - радиус волновода,15015-120.jpgп = n0 - n(R) - перепад показателя преломления по сечению волновода. Радиальные граданы в виде ци-линдрич. отрезка с таким распределением п эквивалентны линзе, свободной от аберраций, фазовых и амплитудных искажений. Варьируя длину отрезка, можно менять фокусное расстояние и получать в одном элементе объектив и оборачивающую систему.
Применение аксиальных и радиальных граданов в фокусирующей оптике с повышенными требованиями к качеству изображения (в объективах фотоаппаратов, микроскопов и др.) позволяет сократить в 2 - 4 раза или свести к минимуму число оптич. элементов. Граданы используются в качестве фокусирующих элементов лазерных систем видеозаписи. При этом пятно, формируемое и считываемое граданом, имеет размеры порядка длины волны света (0,6 мкм). Блок граданов используется в малогабаритных копировальных аппаратах.
Сельфоки. К числу радиальных граданов, имеющих широкое распространение, относятся безоболочечные световоды, получившие коммерч. название "сельфоки". Они способны самостоятельно формировать и транслировать изображение без дополнит. средств. В них все возбуждаемые моды имеют равные скорости распространения. В практически реализованных сельфоках на основе кварцевого стекла с параболич. распределением показателя преломления вида п(r) = n0(1 - g2r2/2) [что соответствует первым двум членам разложения sech(gr)] в диапазоне 1,26 - 1,32 мкм, где дисперсия стекла близка к нулю, скорость передачи информации на расстояние 1 км составляет 13,8 Гбит x км/с. Такие сельфоки, состоящие из одного световода, способны передавать изображение как целое с разрешающей способностью 500 лин/мм, с сохранением фазы, плоскости поляризации и малыми потерями (1 Дб/км). Длина сельфоков достигает 1 км при диам. 100 мкм. Кроме применения для дальней оптич. связи, сельфоки используются как согласующие элементы, элементы жёстких эндоскопов, оптич. наконечники волоконно-оптпч. фиброгас-троскопов и др. Градиентные поверхностные слои применяют также вместо многослойных интерференционных просветляющих и отражающих покрытий.
Заданный градиент показателя преломления в града-нах из стёкол получают под действием потока нейтронов (15015-121.jpgп = 0,02) либо путём разл. модификаций ионного обмена, когда замена в матрице стёкол одних ионов на другие приводит к изменению её плотности и соответственно п (15015-122.jpgп = 0,04). Граданы из полимеров получают в результате обмена мономеров в частично заполимери-зов. матрице. Для них достигнуты максимальные15015-123.jpgп = 0,1 при диам. 100 м. Возможно также получение граданов при направленном выращивании кристаллов с15015-124.jpgп = 0,04 диам. до 20 мм. Кроме конденсиров. сред возможно использование в роли граданов газовых линз, возникающих при ламинарном течении газа через равномерно нагретые трубы. Градиентные среды возникают под действием мощного лазерного излучения и приводят к самофокусировке света.
На микронеоднородностях, показатели преломления к-рых отличаются от показателя преломления окружающей среды, происходит рассеяние света .Оптически неоднородными являются мутные среды; в них размеры оптич. неоднородностей обычно превышают длину световой волны15015-125.jpg Если неоднородность среды вызвана присутствием в ней мелкодисперсных коллоидных частиц, размеры к-рых соизмеримы с15015-126.jpg то среда кажется совершенно прозрачной; однако наблюдение под углом15015-127.jpg90° к направлению падающего света обнаруживает свечение среды, обусловленное интенсивным рассеянием света (Тиндаля эффект ).Существенную роль в О. н. с. играет интерференция света между рассеянными, отражёнными и преломлёнными световыми волнами, а также падающей волной.
К неоднородным средам относятся также вещества без инородных включений, в к-рых изменения п в большом числе микрообъёмов, приводящие к рассеянию света, вызваны флуктуациями плотности среды в результате хаотич. теплового движения её молекул или турбулентностью среды. Интенсивность I света, рассеиваемого непоглощающими диэлектрич. частицами, пропорциональна15015-128.jpgгде р - параметр, зависящий от отношения размеров частиц к15015-129.jpg При рассеянии света на тепловых флуктуациях, размеры к-рых много меньше
15015-130.jpgI ~15015-131.jpg(Рэлея закон). Для частиц, размеры к-рых много больше15015-132.jpg параметр р близок к нулю и рассеяние определяется геом. эффектами преломления света на поверхностях раздела объёмов. В этом случае I не зависит от15015-133.jpgчто и наблюдается при рассеянии света в туманах и облаках - они имеют белый цвет. На изучении рассеяния света неоднородностями в газах, жидкостях и твёрдых телах основаны методы нефелометрии и ультрамикроскопии (см. Ультрамикроскоп ),позволяющие определять концентрацию неоднородностей и изучать их природу (а в нефелометрии - и их размеры).
Особый раздел О. н. с. составляет оптика тонких слоев.

Литература по оптике неоднородных сред

  1. Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973;
  2. Маркузе Д., Оптические волноводы, пер. с англ., М., 1974;
  3. Marchand E. W., Gradient index optics, N. Y., 1978;
  4. Ильин В. Г. и др., Оптика граданов, в кн.: Успехи научной фотографии, т. 23, М., 1985.

И. А. Диденко, Л. Н. Капорский

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

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм представляет собой инструмент идеологического подчинения одних людей другим с помощью абсолютно бессовестной манипуляции их психикой для достижения интересов определенных групп людей, стоящих у руля этой воровской машины? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution