- •Вихревое эл. Поле
- •8. Сложение взаимно перпендукулярн колеб.
- •11. Эл-е колебания в реальном контуре
- •12.Вынужденные колебания. Ду вынужденных колебаний и его решение.
- •14. Вынужденные электрические колебания. Их ду и его решение.
- •16. Ур-е плоской волны. Волновое ур-е.
- •17. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах.
- •19. Эффект Доплера.
- •20. Система ур-ий Максвелла в дифференциальной форме.
- •21. Волновое решение уравнений Максвелла.Св-ва э/м волн.
- •22. Энергетические хар-ки э/м волн.Вектор Пойнтинга.
- •23. Принцип суперпозиций волн. Интерференция волн. Усл инт-ых max и min
- •24. Интерференция волн от двух когерентных источников.
- •25. Стоячие волны
- •26. Интерференция волн оптического диапазона. Когерентность.
- •28. Интерференция света в тонких пленках и тонком клине. Кольца Ньютона.
- •30. Дифракция волн, условия и методы ее наблюдения.
- •31. Принцип Гюг-а-Френ. Метод зон Френеля
- •32. Метод графического сложения амплитуд. Дифракция волн на круглом отверстии и диске.
- •33. Дифракция на прямолинейном крае полуплоскости.
- •34. Дифракция на щели.
- •35.Дифракция на многих щелях. Дифракционная реш., как спектр-ый прибор.
- •36. Дифр-я световых волн на ультрозвуке.
- •37. Дифракция рентгеновских лучей.
- •38.Естеств-ый и поляриз-ый свет. Линейная, эллипт-я и круг-я поляриз. Волн. З-н Малюса.
- •40. Двойн лучепрел. Искусств анизотропия. Эффекты Керра и Поккельса.
- •41.Вращ. Плоск. Поляризации. Эф-т Фарадея.
- •42. Дисперсия э.М. Волн. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсия.
- •43. Элементарная теория дисперсии.
- •45. Физика волоконных световодов
- •46. Потери в оптических волокнах. Распространение световых волн в ступенчатых и градиентных волокнах.
- •47. Теплов излуч, его особ и х-ки. Абсол. Черн тело. Распр энерг спект излуч абсол ч тела.
- •48. Законы Киргофа, Стефана Больцмана, Вина,формула Релея-Джинса.
- •49. Квантовые гепотезы и формула Планка.
- •50. Фотоэффект. Энергия и импульс световых квантов.
- •51.Эф.Комптона. Аннигиляция эл-поз пары.
- •52. Линейчат. Спектры атомов. Ядерная модель атома . Постулаты Бора.
- •53. Элементарная Боровская теория водородно подобных атомов. Опыты Франка и Герца.
- •54. Корпускулярно-волн дуализм.Формула Де Бройля и ее эксперимент. Подтверждение.
- •55. Соотнош неопред Гейзенберга. Границы применимости классич физики.
- •56. Ур-е Шредингера для стацион. Сост. Волновая ф-ция ее статистич смысл.
- •57. Реш ур-я Шредингера для потенц ямы бесконечной и конечной глубины.
- •59.Поглощ.,спонтан. И вынужд. Излуч-я. Инверсная заселенность энерг. Уровней и способы ее получения.
- •60.Принцип работы квант. Генератора. Порог генерации. Добротность.Типы лазеров и их основные параметры.
- •61.Особенности лазерного излучения и области его примения в военном деле.
46. Потери в оптических волокнах. Распространение световых волн в ступенчатых и градиентных волокнах.
Для определения потерь светопропускания используется единица ослабления мощности - децибелл (дБ). Потери, отнесенные к единице длины волокна, определяются по формуле;
Потери в световодах можно разделить на три категории: поглощение, рассеяние и излучение. Рассмотрим подробно каждый вид потерь.
Поглощение света. Из опытов известно, что по мере распростр. световой волны в веществе её интенс. постеп. уменьш. Это явл. наз. поглощ.света в вещ-ве. Оно связано с преобразов. энергии электромагнитного поля волны во внутреннюю энергию вещества или энергию вторичного излучения, имеющего другой спектральный состав и иные управления распространения. Поглощение света может вызывать нагревание вещества, возбуждение и ионизацию атомов и молекул.
В 17 веке П. Бугер и И.Ламберт уст., что интенсивность плоской монохроматической волны после прохождения сквозь слой поглощающего вещества толщиной X связана с интенсивностью взятой волны на входе в стой соотношением.
Численное значение зависит от длины волны света, химической природы, но не зависит от интенсивности света. t численно равен толщине слоя вещества, по прохождении которого интенсивность света уменьшается в 2.72 раза.
В диэлектриках нет своб. электр. и поглощ. света обусл. явл. резонанса при вынужденных колеб. электронов в атомах и атомов в молекулах вещества. Диэлектрики поглощ.свет избирательно в зависимости от частоты последнего. Поглощ. велико лишь в областях частот, близких к частотам собств.колеб. электронов в атомах и атомов в молекулах. Для света всех остальных частот диэлектрик практически прозрачен, т.е. его коэффициент поглощ. близок к нулю. Жидкие и твердые диэлектрики образуют сплошные спектры поглощения. Избирательным поглощением объясняется окраска в проходящем свете, наполняемая у растворов красителей и многих минералов. Это явл. исп. для изготовл.светофильтров. Явления дисперсии и поглощения света в диэлектриках базируются на классической теории, согласно которой атом и молекулы диэлектрика можно представить как набор осцилляторов. Однако при достаточно больших интенсивностях света t.
Пики потерь пропуск. обусл. поглощением света водой, точнее гидроксильными группами ОН, в полностью избавиться от присутствия воды в кварце не удается, этот механизм поглощения носит резонансный характер. Поэтому между узкими полосами поглощения имеются участки спектра, на которых поглощение очень мало (окна прозрачности).
Рассеяние света. Рассеянием света наз. процесс преобразов.света вещ-вом, сопровожд. измен. направл. распростр. света и проявл. как несобственное свечение вещ-ва. Л.И. Мандельштам (1907 г.): рассеяние может возникать только в оптически неоднородной среде, показатель преломления которой нерегулярно изменяется от точки к точке. Примерысред -аэрозоли (дым, туман), эмульсии, матовые стекла и т.п., содержащие мелкие частицы, показатель преломления которых отличается от показателя преломления окружавшей среды.
Если в неоднородн.среде расстоян. между неоднородн. знач. больше А распростран. света, то эти неоднородн.ведут себя как независ. вторичн. источн. света. Излуч. ими волны не когерентны между собой и при наложении не могут интерферировать. Поэтому оптически неоднородная среда рассеивает свет по всем направлениям. В оптически однородной среде вторичные волны взаимно поглощаются вследствие интерференции и рассеяние отсутствует.
Рассеяние света в мутных средах с размерами неоднородное той, не – превышающими 0,2 мкм, При освещении мутной среды белым светом рассеянии свет (при наблюдении сбоку) имеет голубоватый цвет. В свете, прошедшем сквозь достаточно толстый слой мутной среды, преобладает длинноволновое свечение, так что в проходящем свете среда кажется красноватой. Эта закономерность была объяснена в теории рассеяния света на мелких сферических частицах, разработанной Д.Рэлеем в 1899 году. Он показал, что интенсивность света, рассеиваемого частицей, обратно пропорциональна четвертой степени длины волны:
По мере увеличения размеров неоднородностей закон Рэлея все больше нарушается.
Рассеяние света наблюдается также в чистых средах, не содержащих каких-либо частиц-примесей (газах и жидкостях). Оно называется молекулярным рассеянием света и обусловлено, как впер вые предположил И. Смолуховский, флуктуациями плотности, возникающими в процессе хаотического теплового движения молекул среды.
Другие виды потерь. Мы рассматривали волокно кот. имеет правильн.геометрич.форму и вытян.прямую длину. На практике это не имеет места и изгибы волокна приводят к тому, что распространяющиеся в сердцевине лучи выходят в оболочку и возвращаются в нее или выходят за пределы волокна. Рассеиваемая при этом мощность экспоненциально зависит от радиуса изгиба. При хорошей конструкции кабеля связи эти потеря можно сделать менее I дБ/км.
Чувствительность к радиации у разных волокон различная.
Изучение причин дисперсии и потерь позволило сформулировать концепцию оптимальной передачи информации по световодам. Волокно желательно иметь одномодовое, в крайнем случае многомодовое градиентное; для коротких и не очень скоростных линий возможно применение многомодовых волокон со ступенчатым изменением показателя преломления на границе„сердцевина-оболочка". Рабочая длина волны используемого излучения должна соответств. одному из минимумов спектральной кривой С поглощения кварца в ближней области: 0,82; 1,30; 1,55 мкм. При этом, чем правее, тем меньше потери оптической модности могут быть достигнуты. Временная дисперсия кварца весьма существенна при А = 0,82 мкм, но может быть очень малой при А « 1,30-1.55 мкм. Для этого необходимо, чтобы излучение занимало очень узкую полосу длин волн.