Влияние молекулярного рассеяния света зеркалами оптического резонатора на захват мод
Описание действия упругих поверхностных волн с помощью фазовой модуляции отраженной волны. Оценка влияния рассеяния на работу квантового генератора. Максимумы пространственного Фурье-спектра поперечных мод. Обратное влияние электромагнитного поля.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.11.2018 |
| Размер файла | 34,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние молекулярного рассеяния света зеркалами оптического резонатора на захват мод
К.А. Хатамова
А.К. Горбунов
Производится описание действия упругих поверхностных волн с помощью фазовой модуляции отраженной волны. Оценивается влияние рассеяния на работу квантового генератора. На основе найденных условий рассмотрена возможность захвата мод резонатора.
Как известно, свободная поверхность любого тела имеет шероховатость, обусловленную тепловым движением молекул поверхности. Это тепловое движение молекул поверхности можно описать с помощью упругих поверхностных волн различного типа. Эти волны оказывают существенное влияние на отражение света. Их действие можно описать с помощью фазовой модуляции отраженной волны. Возможность такого рассмотрения связана с тем, что отношение амплитуды поверхностной волны к длине волны видимого света много меньше единицы. Для типичных материалов при комнатной температуре
- амплитуда поверхностной волны; - длина волны света деленная на . Допустим, что на поверхность тела под углом падает плоская волна. По поверхности бежит волна, амплитуда которой при описывается простой гармонической зависимостью
В этом случае поле отраженной волны на больших расстояниях от отражающей поверхности можно представить в виде:
- коэффициент отражения, определенный по формула Френеля; - амплитуда падающей волны; - функция Бесселя первого рода . При имеем правильно отраженную волну.
При имеем две диффузно отраженные волны с частотами и распространяющиеся под углом , где
- волновой вектор поверхностной волны; - волновой вектор падающей.
Диффузно отраженный свет может присутствовать благодаря несовершенству обработки поверхности, но надо отметить, что поверхностные тепловые колебания принципиально неустранимы. Поэтому представляет интерес оценить влияние рассеяния на поверхностных волнах на работу квантового генератора.
Помимо частотного и углового уширения, а так же потерь, это рассеяние при определенных условиях может привести к образованию связи между различными модами резонатора. Действительно, максимумы пространственного Фурье-спектра различных поперечных мод разнесены на некоторое угловое расстояние, определяемое геометрией резонатора. Благодаря рассеянию на поверхностных колебаниях квант света из одной моды может перейти в другую. Для этого достаточно, чтобы равнялся угловому расстоянию между соседними модами. К этому условию добавить еще одно: условие устойчивости синхронного генерирования двух мод, связанных через поверхностное рассеяние. Считая, что различные поперечные моды пространственно разнесены и не связаны между собой через нелинейность среды условие устойчивости можно записать в виде:
- коэффициент связи;
- частоты связанных поперечных мод, , - частота соответствующей поверхностной волны; - некоторая средняя частота. К этому условию добавляется, как было сказано выше, условие углового согласования
- угловое расстояние между модами.
На основе условий и была рассмотрена возможность захвата мод в конфокальном резонаторе и в резонаторе с плоскими зеркалами. Оказалось, что для конфокального резонатора обычных размеров (длина резонатора метра) связь через поверхностное рассеяние недостаточна для захвата мод. Наоборот, для резонатора с плоскими зеркалами коэффициента связи достаточно велики для синхронной генерации нескольких мод сразу. Надо отметить, что анализ проводился в предположении, что добротность для всех мод одинакова. фазовый волна электромагнитный
Интересно оценить и обратное влияние электромагнитного поля на поверхностные волны. Расчет показывает возможность генерации поверхностных волн, благодаря пондеромоторным силам, действующих на поверхность. В случае резонанса при обычных длинах затухания звуковых волн амплитуда генерируемых волн становится больше амплитуды тепловых поверхностны волн, когда мощность электромагнитных волн превышает 1 квт. Приведенная оценка справедлива для стационарного случая, то есть когда время воздействия электромагнитного излучения на поверхность превышает
В заключении отметим, что иногда поверхностное рассеяние рассматривают как процесс поглощения или испускания поверхностного фонона квантом света. В этом процессе выполняется лишь закон сохранения энергии, в то время как закон сохранения импульса для фотона и фонона не выполняется: часть импульса забирает все тело. Это связано с тем, что фотон может поглотить фонон при взаимодействии только под определенными углами.
Литература
1. Г.С. Ландберг, Оптика, М. "Наука" 2011.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие комбинационного рассеяния света. Переменное поле световой волны. Квантовые переходы при комбинационном рассеянии света. Возникновение дополнительных линий в спектре рассеяния. Устройство рамановского микроскопа, основные сферы ее применения.
реферат [982,7 K], добавлен 08.01.2014Явление рассеяния света. Воздействие частиц вещества на световые волны. Понятие рэлеевского рассеяния и частицы пигмента. Относительный показатель преломления частиц и среды. Увеличение количества отраженного белого света. Исчезновение насыщения цвета.
презентация [361,6 K], добавлен 26.10.2013Определение структуры вещества как одна из центральных задач физики. Использование метода молекулярного рассеяния света в жидкостях. Время жизни флуктуации в жидкостях. Механизм, обрезающий крыло дисперсионного контура, в реальных физических системах.
реферат [16,3 K], добавлен 22.06.2015Физический механизм рассеяния отдельной частицей. Взаимное усиление или подавление рассеянных волн. Многократное рассеивание света. Полная интенсивность рассеяния скоплением частиц. Поляризация света при рассеянии. Применение поляризованного света.
курсовая работа [283,2 K], добавлен 05.06.2015Исследование методами комбинационного рассеяния света ультрананокристаллических алмазных пленок. Влияние мощности лазерного излучения на информативность спектров. Перспективность UNCD пленок как нового наноматериала для применения в электронике.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.01.2014Спектральные измерения интенсивности света. Исследование рассеяния света в магнитных коллоидах феррита кобальта и магнетита в керосине. Кривые уменьшения интенсивности рассеянного света со временем после выключения электрического и магнитного полей.
статья [464,5 K], добавлен 19.03.2007Общие сведения о взаимодействии излучения с веществом. Характеристика спектрометра комбинационного рассеяния света. Анализ низкочастотной части спектра стронциево-боратного стекла. Обработка полученных экспериментальных спектров для улучшения их качества.
курсовая работа [925,3 K], добавлен 03.12.2012Эволюция электромагнитных волн в расширяющейся Вселенной. Параметры поляризационной сферы Пуанкаре. Электромагнитное излучение поля с LV нарушением, принимаемое от оптического послесвечения GRB. Вектор Стокса электромагнитной волны с LV нарушением.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.08.2015Концептуальное развитие основных физических воззрений на структуру и свойства электромагнитного поля в классической электродинамике. Системы полевых уравнений. Волновой пакет плоской линейно поляризованной электрической волны. Электромагнитные поля.
статья [148,1 K], добавлен 24.11.2008Энергия электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга, свойства. Импульс, давление электромагнитного поля. Излучение света возбужденным атомом. Задача на определение тангенциальной силы, действующей на единицу поверхности зеркала со стороны падающего излучения.
контрольная работа [116,0 K], добавлен 20.03.2016Одно из наиболее ярких научных достижений ХХ столетия - теория метода комбинационного рассеяния. Упругое и комбинационное рассеяние света. Применение Рамановской спектроскопии для контроля лекарственных, наркотических и токсичных средств и веществ.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.06.2011Понятие волны и ее отличие от колебания. Значение открытия электромагнитных волн Дж. Максвеллом, подтверждающие опыты Г. Герца и эксперименты П. Лебедева. Процесс и скорость распространения электромагнитного поля. Свойства и шкала электромагнитных волн.
реферат [578,5 K], добавлен 10.07.2011Изучение явления интерференции света с помощью интерференционной картины, ее получение по заданным параметрам (на экране не менее восьми светлых полос). Сравнение длины световой волны с длиной волны падающего света. Работа программы "Интерференция волн".
лабораторная работа [86,5 K], добавлен 22.03.2015Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Отражение и преломление света диэлектриками. Принцип Гюйгенса - Френеля. Рефракция света. Графическое сложение амплитуд вторичных волн. Дифракция плоской световой волны и сферической световой волны.
реферат [168,2 K], добавлен 25.11.2008Волновая теория света и принцип Гюйгенса. Явление интерференции света как пространственного перераспределения энергии света при наложении световых волн. Когерентность и монохроматичных световых потоков. Волновые свойства света и понятие цуга волн.
презентация [9,4 M], добавлен 25.07.2015Изучение свойств рассеяния оптического излучения в конденсированных средах в результате его взаимодействия собственными упругими колебаниями. Уравнения полей и гидродинамики в жидкостях. Решение укороченных уравнений с учетом стрикционной нелинейности.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 24.06.2015Исследование процессов столкновений и развитие теории рассеяния. Упругое рассеяние, при котором после столкновения молекула остаётся в исходном состоянии. Вычисление интеграла по координатам налетающего электрона с применением соотношения для Фурье.
диссертация [1,9 M], добавлен 19.05.2014Теория диэлектрических волноводов. Анализ распространения волн в плоском оптическом волноводе с геометрической точки зрения и с точки зрения электромагнитной теории. Распределение электромагнитного поля и зависимость свойств волновода от его параметров.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 07.05.2012Анализ взаимодействия электромагнитных волн с биологическими тканями. Разработка вычислительного алгоритма и программного обеспечения для анализа рассеяния монохроматических электромагнитных волн неоднородными контрастными объектами цилиндрической формы.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 08.05.2012Распространение волн в упругой среде. Уравнение плоской и сферической волны. Принцип суперпозиции, разложение Фурье и эффект Доплера. Наложение встречных плоских волн с одинаковой амплитудой. Зависимость длины волны от относительной скорости движения.
презентация [2,5 M], добавлен 14.03.2016
