Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Калитеевский Н.И. -> "Волновая оптика" -> 17

Волновая оптика - Калитеевский Н.И.

Калитеевский Н.И. Волновая оптика — М.: Высшая школа, 1995. — 463 c.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка): volnovayaoptika1995.djvu
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 175 >> Следующая

43
частотного выпрямления и усиления может быть исследован при помощи соответствующего прибора (например, радиоприемника, настроенного на частоту модуляции). Техника такого весьма поучительного лекционного эксперимента, в котором излучение Не—Ne-лазера используется для передачи музыки, описана в специальном руководстве”. Если не включать модуляционное устройство, то энергия будет передаваться, что может быть доказано с помощью простых опытов, но информация не может быть передана, так как будет регистрироваться постоянная во времени интенсивность света <Е^> = const.
Высокая направленность излучения облегчает решение задачи
о передаче информации по лучу лазера на большие расстояния. Эта методика перспективна при использовании ее в космосе, где практически исключены помехи различного рода, но в реальных земных условиях атмосферные флуктуации часто приводят к заметным искажениям сигнала. Поэтому будущее оптической связи, вероятно, будет определяться широким использованием оптических волокон, надежно защищающих электромагнитную волну от внешних воздействий. Прогресс такой техники за последние годы очевиден.
§ 1.4. СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ
Рассмотрим более подробно понятие скорости распространения электромагнитной волны и = c/VeJT, которая фигурирует в качестве параметра в выражении для плоской волны
Е = Re Е0 exp[io(# - г/и)],
где и характеризует скорость распространения фазы волны и называется фазовой скоростью. Значение и легко получить из условия постоянства фазы распространяющейся волны. Действительно, если s>(t — г/и) = const, то, дифференцируя это выражение по t, находим и = dz/dt, т. е. скорость распространения волны вдоль оси Z. Запишем условие постоянства фазы, используя волновое число k. Имеем (ю* — kz) = const. Тогда для фазовой скорости монохроматической волны получаем
Очевидно, что все эти формулировки полностью согласуются с введенным ранее основным соотношением и = X/Т.
*См.: Пеньков С .В ., Марченко О.М. и др. / Под ред. Н. И. Калитеевского. Лекционные демонстрации по оптике. Л., 1981.
44
Если мы имеем дело только с монохроматичеким излучением, то проблема полностью исчерпана и понятия фазовой скорости достаточно для описания всех явлений, связанных с распространением электромагнитных волн. Но на самом деле радиация распространяется в виде импульсов, представляющих собой совокупность различных монохроматических волн. При движении в реальных средах импульс деформируется и невозможно охарактеризовать происходящие при этом сложные процессы лишь одним значением и = co/k. Приходится вводить новые, более сложные понятия. Проанализируем экспериментальные данные.
Если б = ц=1, то и = с. Опыты по определению скорости света ведутся уже более 300 лет и характеризуются совершенно особыми масштабами. Здесь нет ничего удивительного. Знание числового значения скорости света важно для всех разделов физики . Более того, она в значительной мере определяет метрику окружающего нас мира, а требование ее неизменности лежит в основе важнейших теорий естествознания.
Первая оценка скорости света в вакууме была проведена еще в конце XVII в. и базировалась на астрономических наблюдениях. Было замечено, что промежуток времени между затмениями ближайшего спутника Юпитера уменьшается при сближении с Землей и увеличивается при их расхождении. Анализируя эти наблюдения, Ремер предположил, что свет распространяется с конечной скоростью, равной 3,1 • Ю10 см/с. Эта смелая идея находилась в противоречии с господствующими тогда взглядами школы Декарта, согласно которым свет должен распространяться мгновенно. В XIX в. усилиями Физо, Фуко и других физиков, развивавших волновую теорию света, были проведены тщательные измерения этой константы. При этом использовались различные лабораторные устройства. В частности, применялся метод вращающегося зеркала, который был в начале XX в. усовершенствован Майкельсоном, определившим скорость света с высокой точностью. Мы не будем подробно рассматривать эти тонкие и остроумные исследования. Укажем лишь, что во всех таких опытах фактически измеряется время, необходимое для прохождения импульсом света вполне определенного пути. Таким образом, в результате эксперимента измеряется скорость светового импульса, точнее, скорость некоторой его части. Например, можно вести измерения по переднему или заднему фронту сигнала, исследовать область максимальной энергии импульса и т. д.
Чем точнее определяется момент выхода и возвращения сигнала, тем меньшей можно сделать длину оптического пути при той же погрешности в измерении скорости. Поэтому применение различных оптических затворов (например, практически безынерционной ячейки Керра; см. гл. 3) позволяет использовать
45
для определения скорости света установку, помещающуюся на лабораторном столе, тогда как ранее для таких опытов была необходима точно измеренная база в несколько километров.
Можно считать, что в результате подобных экспериментов скорость электромагнитных волн в вакууме известна с весьма большой точностью. Оценка среднего значения этой важнейшей константы, по данным различных авторов, проводилась неоднократно. В 1941 г. был проведен тщательный анализ всех экспериментов и получено значение с = (299 776 + 4) км/с.
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed