Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
В однородных средах радиоволны распространяются прямолинейно, подобио световым лучам. Процесс Р. р. в этом случае подчиняется законам геометрической оптики. Однако реальные среды неоднородны. В них п, а следовательно, н Уф различны в разных участках среды, что приводит К рефракции радиоволн. В случае плавных (в масштабе Я.) неоднородностей справедливо приближение геом. оптики. Если показатель преломления зависит только от высоты Л, отсчитываемой от сферической поверхности Земли, то вдоль траектории луча выполняется условие
г
і
] сильная зависимость спектра генерируемого излучения
і от спектрального состава н расходимости накачкн. Так, J ширина спектра генерации РОС-лазера SAt при моно-хроматич. накачке с расходимостью 60;
где At, А.н — длины волиы генерации н накачкн; ^np, пс— показатели преломления призмы и активной среды. Несомненные преимущества РОС-лазера состоят в простоте конструкции селективного резонатора н компактности .
В тонкоплёночных лазерах (прежде всего полупроводниковых) РОС реализуется обычно с помощью гофрировки ограничивающей боковой поверхности оптич. волновода. Для гофрировки может быть использовано, в частности, травление плёнки через защитную маску, созданную из тонкой плёнки фоторезиста с помощью засветки интерферирующими световыми пучками.
В тонкоплёночных лазерах РОС реализует дополнит. преимущество, связанное с возможностью дифракц, вывода генерируемого излучения через боковую поверхность волновода (рнс. 3). Это уменьшает расходимость выходного излучения и снижает лучевую рис. з. нагрузку на торцевые
поверхности ¦ волновода.
Лит.: Лукьянов В. Н„ и др., Лазеры с распределенной обратной связью, «Квант, электроника», 1975, т. 2, M 11, с. 2373; Рубинов A. H., Эфендиев Т. Ш., Лазеры на красителях со светоиндуцированной распределенной обратной связью, там же, 1982, т. 9, 5ft 12, с. 2359. С. М. Копылов.,
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН — процесс передачи в пространстве эл.-магн. >колебаний радиодиапазона (см. Радиоволны). В естеств. условиях Р. р. происходит в разл. средах, напр, в атмосфере, космнч. плазме, в поверхностном слое Земли.
Общие закономерности распространения радиоволн. Скорость Р. р. в свободном пространстве в вакууме равна скорости света с. Полная энергия, переносимая радиоволной, остаётся постоянной, а плотность потока энергии убывает с увеличением расстояния г от источника обратно пропорционально г2. Р. р. в др. средах цроисходит с фазовой скоройтыЬ, отличающейся от с, и в равновесной среде сопровождается поглощением эл.-маги. эиергии. Оба эффекта объясняются возбуждением колебаний электронов и ионов среды под действием электрич. поля волны. Если напряжённость поля E гармонич. волны мала по сравнению с напряжённостью поля, действующего на заряды в самой среде (напр., на электрон в атоме), то колебания происходят также по гармонич. закону с частотбй а> пришедшей волны. Колеблющиеся электроны излучают вторичные радиоволны той же частоты, но с др. амплитудами н фазами. В результате сложения вторичных волн с приходящей формируется результирующая волна с новой амплитудой и фазой. Сдвиг фаз между первичной и пере-излучёнными волнами приводит к изменению фазовой скорости. Потери энергии при взаимодействии волны с атомами являются причиной поглощения радиоволн.
Амплитуда волны убывает с расстоянием по закону А — (Л0/г)ехр[—- (<в/с)хг], а фаза волны изменяется по закону \|з = Oit — (w/с) пг, где х — показатель логло-щения, п — преломления показатель; и н х зависят от диэлектрической проницаемости в среды, её проводимости о и частоты волн <в:
п=[~Гг(уГ 1^tSafi +1)]178* *=[7«(/W-1)]1/!. (1)
n(ft)[l-f-ty/?0J sin ф— sin ф0. (2)
Соотношение (2) представляет собой Спелля закон преломления для сферическислоистой среды. Здесь R0 — радиус Земли» ф — угол наклона луча к вертикали в произвольной точке траектории. Если вместо действ ит. показателя преломления п ввести приведённый показатель преломления
anp=n(fc)[l-ffc/tfil, (3)
то закон преломления (2) получит вид
»Пр sin ф= sin фо. (4)
Соотношение (4) наз. законом преломления Снелля для плоскослонстой среды.
Если п убывает при увеличении Л, то в результате рефракции луч, по мере распространения, отклоняется от вертикали и на нек-рон высоте Jim становится параллельным горизонтальной плоскости, а затем распространяется вниз (рис. 1, а). Макс. высота hm, на к-рую луч может углубиться в неоднородную плоскослонстую среду, зависит от угла падения ф0 и определяется иа условия
n(hm)= sin фо. (5)
В область h > hm лучи не проникают, н, согласно приближению геом. оптики, волновое поле в этой области должно быть равно 0. В действительности вблизи плоскости h в= hm волновое поле возрастает, а при h > Ит убывает экспоненциально (рис. 1, 6). Нарушение законов геом. оптннн при р. р. связано также с диф- ... ракцией волн, вследствие к-рой радиоволны могут про-
РАСПРОСТРАНЕННЕ
РАСПРОСТРАНЕНИЕ
между прямой н отражённой волнами (см. Интерференция волн). Амплитуда и фаза отражённой волны определяются с учётом Френеля формул для коэф. отражения. Интерференционные максимумы и минимумы обусловливают лепестковую структуру ПОЛЯ, к-рая характерна для декаметровых и более коротких радиоволн. Если Z1IX < 4 и ZiIX < 1, то радиотрасса выделяет участок поверхности Земли, ограниченный эллипсом с осями г -f- Я(л/4) и )/"Яг/2. Уменьшение напряжённости поля, а следовательно, и потока энергии, переносимого радиоволной вдоль поверхности Землн
