Лазер теория

Метод основан на влиянии исследуемого вещества на параметры лазерного излучения. Суть метода заключается в том, что реактор с газом помещают внутрь резонатора лазера с широким контуром усиления, как это показано на рис. 5.2. Главное - это подобрать параметры активной среды лазера так, чтобы усиление интенсивности света в ней компенсировало потери на зеркалах, но не компенсировало потери, связанные с исследуемым поглощением. Эти потери различаются по частотной зависимости. (Потери на зеркалах являются широкополосными по сравнению с узкими линиями поглощения регистрируемых молекул газа.) Необходимо, чтобы ширина линии поглощения регистрируемой частицы была значительно меньше ширины однородного контура генерации лазера. Теория показывает, что при выполнении этого условия интенсивность генерации света на частоте линии поглощения регистрируемых молекул будет описываться тем же законом Ламберта - Бера [c.118]

Как видно из (5.9), длина оптического пути, а следовательно, и чувствительность существенно зависят от времени генерации лазера. Теория показывает что выражения (5.8) и (5.9) будут выполняться вплоть до времен 1 с. Если принять, что регистрируемый газ заполняет весь резонатор лазера, то при времени генерации лазера 1 с длина оптического пути составляет 300000 км. [c.119]

Предназначена для специалистов по квантовой химии. Будет полезна физикам, занимающимся расчетами лазеров, теорией твердого тела и поверхностных явлений, а также аспирантам и студентам соответствующих специальностей. [c.4]

Теория лазеров не является исключением из общей схемы, но выбор соответствующего представления требует более тонкого подхода. Нельзя описывать лазер как полость, содержащую фотоны, которые испускаются и поглощаются с определенной вероятностью. Акты испускания и поглощения фотонов не являются случайными событиями, потому что нельзя пренебречь фазовыми соотношениями [c.307]

Волновые фронты от объекта, освещаемого рассеянным светом лазера, дают нормальное изображение при проецировании объективом камеры на фотопленку или пластинку (см. теорию образования изображения Аббе). Если фотопластинку разместить в поле зрения, то информацию об объекте, содержащуюся в распределениях фаз и интенсивностей волновых фронтов объекта, можно сохранить в виде микроскопических интерференционных картин (голограмм). Эти интерференционные картины на фотографии получаются в результате интерференции волновых фронтов объекта со сравнительными волновыми фронтами, падающими под некоторым углом. Сравнительный пучок выделяется из того же лазерного пучка (которым освещается объект), например при помощи полупрозрачного зеркала. При воспроизведении изображения с проявленной голографической пластинки она освещается под углом в тех же условиях, при которых происходила экспозиция. Свет, дифрагировавший на интерференционных картинах, соответствует волновым фронтам объекта, поэтому за голограммой можно видеть объект. В интерференционной голографии суммируются две голограммы от непрозрачного или прозрачного объекта. Две голограммы регистрируются на одной фотопластинке методом двойной экспозиции (двухступенчатый метод). При воспроизведении [c.79]

Положение принципиальным образом изменилось, когда начались исследования микромира и происходило становление квантовой теории и ее математического аппарата Чтобы разобраться в сути дела, обратимся к наглядному примеру Представим себе, что проводим измерение координат и скоростей движения в разных точках траектории некоторого физического тела, которое можно рассматривать как материальную точку Измерения будем проводить с помощью подсветки этого тела двумя узкими лучами света (например, от двух лазеров), расположенных на заданном расстоянии друг от друга Движение происходит в одной плоскости хоу Схема опыта показана на рис 2 1 [c.84]

В настоящее время развивается квантовая теория движения ядер в системах при химических реакциях, при явлениях фотовозбуждения и распада веществ, становятся более разнообразными объекты квантовохимических исследований от процессов в химических лазерах и электрической проводимости молекулярных кристаллов до сложных механизмов функционирования биологических систем. [c.20]

Если частицы активируются в момент образования в процессе химической реакции, то такой процесс называется химической активацией . Дальнейшие реакции частиц и рассеяние энергии в результате либо излучения, либо дезактивации при столкновениях могут дать информацию, имеюш ую прямое отношение как к процессам передачи энергии, так и к теории скоростей реакций. Судьба возбужденных молекул зависит от относительных скоростей всех возможных процессов, которые могут протекать в системе. Сами процессы определяются природой молекул и их энергией. Возможность получения частиц с различным, заранее известным энергетическим распределением является одним из преимуш еств методики химической активации. Другое преимущество — возможность изучить (например, при реакциях обмена) сам процесс активации и распределение энергии между продуктами реакции. Процессы химической активации важны также как источники энергии для работы химических лазеров. [c.61]

При выборе источника излучения для измерения светорассеяния предпочтение следует отдать газовым лазерам, поскольку в соответствии с теорией светорассеяния на частицу должна падать плоская монохроматическая волна. Излучение газового лазера наиболее близко к идеальной плоской монохроматической волне. Основные характеристики некоторых образцов газовых лазеров, выпускаемых серийно, представлены в табл. 2.3. [c.44]

Современное состояние теории ИК МФ возбуждения и диссоциации молекул пока не позволяет рассчитать параметры этого процесса, тем более с учётом столкновений, для любой заданной молекулы, и здесь ещё предстоит многое сделать. Однако и в настоящее время уже выполненные экспериментальные и теоретические исследования дают достаточно ясное понимание основных протекающих процессов, которое вполне достаточно для разработки промышленной технологии разделения изотопов на основе ИК МФД. Подтверждением этому является разработка процесса лазерного разделения изотопов углерода (см. раздел 9.4). Сегодня импульсно-перио-дические СО2-лазеры являются пока единственным типом лазера в среднем ИК диапазоне, удовлетворяющим требованиям промышленной технологии. К сожалению, ограниченная область спектральной перестройки этого лазера (9- 11) мкм сдерживает возможности разработки разделительного процесса для целого ряда изотопов. Появление новых мощных технологических лазеров в более широкой области спектра несомненно расширит область применимости метода, и можно ожидать появления промышленных установок и для других изотопов. [c.459]

До сих пор речь шла об одномерных задачах, при решении которых не возникал вопрос об определении формы поверхности сублимации. В действительности же под действием луча лазера в твердом теле образуется лунка установление формы этой лунки является одной из задач теории. Решение задачи в последнем случае весьма усложняется. Однако только с позиции более общей теории можно выяснить условия применимости принятых выше упрощений истинного положения вещей. [c.165]

Теория действия лазера (6) [c.297]

Методы релеевской спектроскопии жидкостей по существу были развиты в течение последних 15—20 лет. Этому способствовали в основном два фактора решение ряда вопросов теории и практики исследований релеевского рассеяния света в жидких фазах и создание лазеров. [c.73]

Действие обычного импульсного лазера легче воспроизвести и объяснить, чем лазера с модулированной добротностью. Механизм взаимодействия, испарения и ионизации изменяется в зависимости от природы материала, т. е. от того, является ли он металлом или диэлектриком. Эти вопросы обсуждены Беном (1969), который сделал вывод, что общей теории взаимодействия лазер—твердое тело, способной удовлетворительно объяснить различные ситуации, не существует. Он также указал, что взаимодействие луча с окружающей средой сводится к минимуму при использовании обычного импульсного лазера, что позволяет лучу достигать поверхности материала без заметных потерь. Всестороннее обсуждение взаимодействия лазер—твердое тело проведено также Ноксом (1971). [c.425]

В годы второй мировой войны в связи с потребностями радиолокационной техники были разработаны детекторы из германия и кремния. Исследование этих полупроводниковых материалов привело американских ученых Бардина и Браттейна в 1948 г. к созданию транзистора, теория которого была разработана В. Шокли. С этого времени начинается промышленный выпуск многих типов полупроводниковых приборов и, в первую очередь, диодов,, усилительных триодов, мощных выпрямителей, индикаторов излучения, а также преобразователей световой и тепловой энергии в электрическую. За последние годы на основе полупроводников созданы магниточувствительные приборы, измерители механических деформаций, излучатели света и в том числе квантовые генераторы — лазеры, позволяющие получать направленный луч света высокой интенсивности. Одним из весьма перспективных направлений является использование полупроводников в качестве управляемых катализаторов химических реакций. [c.10]

На совр. этапе в К. х. наряду с традиц. расчетами эле -троиных волновых ф-ций разрабатываются новые проблемы и методы. Развивается квантовая теория движения ядер в хим. системах (см. Динамика элементарного акта. Электронно-колебательное взаимодействие). При переходе от статнч. систем к системам, меняющимся во времени, в частности в результате хим. р-ций, фото возбуждения и распа,гц1, потребовались новые теоретич. методы, разработанные в квантовой механике и статистич. физике, так что К, х.. можно с полным основанием рассматривать как ветвь теор. физики. Становятся все более разнообразными объекты приложения К. х. от элементарных процессов в хим. лазерах и электрической проводимости мол. кристаллов до-сложных механизмов функционирования биологических систем. [c.251]

Достижения К. х., в течение длит, времени остававшейся чисто фундаментальной наукой, находят все большее практич. применение. Разработаны теории горения и взрыва, распространения пламени, детонации, используемые для изучения процессов, происходящих в двигателях и факелах ракет. Кинетич. исследования газофазных р-ций позволили создать хим. лазеры. Исследования кинетики газофазных р-ций имеют большое значение для химии земной атмосферы. На основе изучения кинетики р-ций в конденсиров. фазе создана теория жидкофазного окисления орг. соед., лежащая в основе технол. процессов получения мн. кислородсодержащих в-в. Кинетич. методы использ. для изучения пиролиза, полимеризации, каталитич. процессов, р-ций на пов-сти и в объеме тв. тел (см., напр.. Адиабатического сжатия метод. Акцепторов свободных радикалов метод, Релаксационные жтоды, Статические кинетические методы, Струевые кинетические методы). Знание кинетич. параметров позволяет совершенствовать известные и разрабатывать новые технол. процессы, создает основы для автоматического управления хим. процессами и т. д. См. также Механизм реакции. Скорость реакции. [c.255]

Квантовая механика играет важную роль в микроскопическом описании большинства физических систем. При мезоскопическом описании мы также много раз обращались к ней. В большинстве случаев квантовая механика была нужна для определения множества состояний. В качестве примера можно указать теорию одномолекулярных реакций, обсуждавшихся в 7.5, или лазеры из 6.4. Кроме того, квантовая механика оказывается полезной, если мы интересуемся истинными значениями вероятностей перехода (например, гармонический осциллятор из 6.4). [c.307]

В настоящее время уровень развития теории химии твердых тел позволяет целенаправленно синтезировать новые материалы, а также прогнозировать их физико-химические свойства. Например, важнейшая часть рубинового лазера — кристалл рубина, который преобразует полихроматическое излучение в монохроматическое— когерентный луч. Химический состав и структура рубина соответствуют -корунду. Характерной окраске и специфическим свойствам такой кристалл обязан примесным ионам Сг + (примесь 0,05% СгзОз), которые замещают часть ионов АР+. Облучение инициирует колебание ионов Сг +, которые генерируют вторичное уже когерентное излучение. Остальная масса кристалла играет пассивную роль — является проводящей прозрачной средой. Поэтому при создании ла.черов материаловедческая задача выглядела так рабочий кристалл должен быть прозрачен для света и [c.49]

Развитие теории турбулентности и турбулентного горения, как и развитие любой физической теории, невозможно без тесной и непрерывной связи с экспериментом. Поэтому большое вйимание уделяется подбору и анализу экспериментальных данных, иллюстрирующих принятые гипотезы и сделанные выводы. Развитые в монографии методы могут быть использованы в научных и прикладных задачах, связанных с исследованием влияния турбулентности на протекание химических реакций (например, в химической технологии, в газодинамических лазерах и т.д.). Авторы надеются, что данная монография будет способствовать дальнейшему взаимному проникновению и обогащению методов теории турбулентности и теории турбулентного горения и стимулировать новые исследования на стыке этих двух теорий. [c.6]

Применение теории Лоренца — Ми к методике проточной ультрамикроскопии позволяет быстро определять средние значения размеров частиц и их распределение по размеру. Развитый метод был успешно применен для определения размеров частиц стандартных полистирольных латексов в интервале диамеров от 0,0800 до 0,2500 мкм. Применение аргонного лазера дает возможность оценивать полидисперсность латексных частиц в пределах значений их диаметров от 0,0500 до 0,3500 мкм. Предполагается, что применение аргон-неонового или крипто- [c.264]

Обзор теорий распространения трещин в хрупких и квази-хрупких телах был сделан Баренблаттом [4.83] и Эрдоганом [4.84]. Рассматривался динамический аспект проблемы с точки зрения механики сплошной среды и классической термодинамики. Теоретический анализ показал, что в упругом теле скорость роста трещины нормального разрыва или поперечного сдвига не может превышать скорость Vr распространения поверхностных волн Рэлея, составляющую 0,8—0,9 от скорости поперечных волн uq. Однако в особых случаях (действие излучения лазера) трещину ведет ударная волна, и тогда скорость ее роста лежит в сверхзвуковом диапазоне [4.85]. [c.97]

Глава 3, посвященная диффузии в электролитах, написана Дж. Бирлейном и Дж. Бикси. Достигнутые в этой области успехи связаны главным образом с применением ЭВМ, значительно упростившим обработку данных нестационарных измерений, а также с использованием лазеров, резко повысивших чувствительность оптических методов. Кроме того, в ней описана голограммная интерферометрия - новый, перспективный метод, обладающий наиболее высокой точностью. Насколько нам известно, его применение для изучения диффузии до сих пор не было освещено в монографиях или обзорах. Более традиционна последующая часть обзора, где рассмотрены методы определения коэффициентов диффузии путем измерения электропроводности и применения вращающегося дискового электрода и пористой диафрагмы. Краткое изложение вопросов теории имеет вспомогательное значение. [c.6]

Этот метод приводит к единственному виду последовательно уточняемых систем гидродинамических уравнений, когда известны по порядку величины характерные масштабы времен релаксационных процессов. Если же известны вероятности и сечения элементарных процессов для всех каналов релаксации, то могут быть вычислены и диссипативные коэффициенты. Знание диссипативных коэффициентов необходимо, например, при расчетах течений в химических лазерах, где активная среда создается за счет перемешивания вязких струй [47]. Они необходимы также при расчете потерь усиления в обычных ГДЛ, связанных с возникновением ламинарных или турбулентных следов за сопловыми решетками. Б общем случае уравнения релаксационной гидродинамики, полученные на основе кинетической теории газов, являются сложными для исследования. Исключением является класс движений газа, подчиняющийся теории многотемпературной релаксации, которая описывает практически важный случай течения многоатомных лазерных смесей на основе СОа [51]. В этом случае информация о микроструктуре течения, т. е. о распределении частиц по различным квантовым уровням, коэффициенте усиления и т. д., получается сравнительно легко, поскольку состояние релаксирую-щей среды полностью определено конечным числом макроскопических параметров (например, р, V, Т, Тг, где Т — температуры различных мод колебаний). Именно на основе теории многотемпературной релаксации получены те результаты, о которых говорится в этом докладе. [c.124]

Эффективность работы ДИК-лазера зависит от многих параметров способа накачки, давления и температуры рабочего газа, поляризации излучения накачки, параметров оптического резонатора, конкретный выбор которых определяется молекулярными характеристиками активной среды. Важнейшую роль играют скорости врап ательной и колебательной релаксаций, параметры насыщения переходов с поглощением и излучением. При недостаточно быстрой колебательной релаксации (эффект узкого горла ) инверсия заселенностей вращательных уровней в возбужденном колебательном состоянии будет существовать лишь в течение короткого промежутка времени после начала накачки, так как в результате вращательной релаксации, скорости которой выше скоростей колебательной релаксации, среди вращательных уровней быстро установится больцмановское распределение заселенностей. Возможно, в значительной степени с этим неучтенным должным образом в теории эффектом узкого горла связано расхождение в несколько раз эконериментальных и расчетных величин /Сус [12, 17]. Более полный учет процессов колебательной релаксации молекул и некоторых других эффектов приводит в случае непрерывного лазера на фторметане к лучшему согласию экспериментальных и теоретических значений его выходных параметров [29] (одна из программ расчета параметров ДИК-лазеров на ЭВМ описана в [30]). При низких давлениях рабочего газа и насыщении возбуждаемого перехода коэффициент усиления мал из-за малой абсолютной величины инверсии уровней. С ростом давления эта величина растет, однако растет и эффективность столк-новительной вращательной релаксации, приводящей к термализа-ции вращательных уровней. Из-за столкновительного уширения линии излучения уменьшается сечение вынужденного испускания. Кроме того, уменьшается скорость диффузии молекул, играющей важную роль в процессах колебательной релаксации. В результате Кус при давлениях выше некоторого оптимального начинает падать. Оптимальное давление большинства ДИК-лазеров составляет 4-ь40 Па, причем в одном и том же газе оптимальные давления для генерации на разных длинах волн обычно различны. [c.174]

Основы теории полупроводниковых лазеров были развиты Н.Г. Басовым с сотрудниками за несколько лет до пуска первого полупроводникового лазера на р-п-переходе в кристалле Оа-Аз Р. Холлом и М.И. Нейтеном в конце 1962 г. [c.426]

Если две молекулы сталкиваются в газовой фазе, колебательная энергия может передаваться от одной из них к другой. В результате этого колебательно холодная молекула может нагреться, что вызовет реакцию, а колебательно горячая молекула, напротив, может охладиться настолько, что станет не способной к реакции. Уже давно известно, что также переносы колебательной энергии между молекулами и внутри одной молекулы играют ключевую роль в реакциях, протекаюпщх в пламенах. Но их изучение развивалось медленно, поскольку такие процессы были слишком быстрыми для применявшихся ранее методов измерений. Сейчас с разработкой ряда методов, в абсолютном большинстве основанных на применении лазеров, появилась возможность получать важнейшие сведения о путях и скоростях перераспределения энергии. Эти сведения в свою очередь создают основу для развития полезной теории. За последние 15 лет о перераспределении колебательной энергии получено столько же новых данных, сколько за предшествовавшие полвека. [c.145]

Химия высоких температур представляет собой в настоящее время молодое направление химич. исследований и находится еще в стадии накопления фактич. материала. Первоначально интерес к этой области возник в связи с практич. потребностями новой техники. В дальнейшем расширению исследований способствовали повышение доступности высоких темп-р для эксперимента, развитие теории состояния веществ при высоких темп-рах, развитие методов расчета термодинамич. свойств веществ при высоких темп-рах на основе выводов статистич. термодинамики и широкое использование этих методов с применением быстродействующих электронных счетных машин. Таким путем получена обширная информация о свойствах большого числа веществ. Для получения высоких температур используют методы индукционного нагрева высокочастотным переменным током, методы электрич. дуги, плазменной горелки, взрывающихся проволочек, лазеров, соответствующие химич. реакции, и др. (см. Нлазма, Ракетное топливо). [c.334]

Бураков В. В., Мисаков П. Я., Науменков П. А. и др. Применение метода резонансной флуоресценции с использованием лазера на красителе для диагностики плазмы в установке Токамак ФТ-1.— Письма, Ж. экспёрии. и теор. физ., 1977, т. 26, с. 547-552. [c.47]

Многофотонный фотоэффект. Рассмотренные выше экснери менты относились к однофотонному фотоэффекту, когда энергиЕ одного кванта света было достаточно для фотоэмиссии. Коршунов, Бендерский, Гольданский и Золотовицкий [149] обнаружили на границе ртуть—раствор двух- и трехфотонный внешний фото-эффект . Источником света служил лазер в первом случае рубиновый (энергия кванта Йоэ = 1,78 эв), во втором — неодимовый (Йо) = 1,18 эв). Как и при однофотонном фотоэффекте, фототок меняется с потенциалом но закону пяти вторых (рис. 4.13). Зависимость фототока от интенсивности излучения передается, в согласии с теорией [73], степенной функцией, где показатель степени близок к числу поглощенных фотонов на один эмиттированный электрон. [c.82]

С момента открытия эффекта комбинационного рассеяния большинство исследователей для объяснения особенностей спектров КР твердых тел, жидкостей и газов опирались на работы Плачека [1]. Первоначальные работы по комбинационному рассеянию были выполнены физиками, однако в период с 1935 г. до появления лазера этот вид спектроскопии широко использовался и химиками как метод установления строения молекул. Как правило, для возбуждения колебательных и вращательных спектров КР применялись ртутные лампы низкого давления, что не позволяло непосредственно сопоставлять экспериментальные данные с теорией. Например, трудно получить сведения об отдельных элементах тензора рассеяния, так как направление распространения возбуждающего излучения не строго параллельно или перпендикулярно направлению наблюдения рассеянного излучения. Измеренные степени деполяризации линий КР жидкостей и газов почти всегда отличались от теоретических величин, а вычисление степени деполяризации для колебаний определенного типа или расчет а priori абсолютных интенсивностей все еще представляют трудоемкую процедуру. Большая часть экспери-менатальных работ за указанный выше период посвящена возбуждению переходов в КР между колебательными или вращательными уровнями молекул. Все эти уровни принадлежат основному электронному состоянию молекулы. [c.121]