в чем причина дифракционной расходимости лазерного

Сообщение №162 от vilfred 08 августа 2002 г. 10:24
Тема: в чем причина дифракционной расходимости лазерного

излучения?

в пустоте огибать нечего, так почему-же? с увеличением точечности источника угол дифракционной расходимости растет, т.е. объяснить это геом.шириной шириной источника не выходит... вот.

thx!


Отклики на это сообщение:

Именно такой вопрос возник когда то у меня , когда я учился на радиофаке ННГУ, я решил его переадресовать уважаемому Нижегородскому профессору нашему Гильденбургу Владимиру Борисовичу. Он мне сразу же ответил, что этот вопрос постоянно ставится на конференции по лазерам и диффракции электромагнитных волн уже как 20 лет. Сформулировать ответ он не смог, сказал, что версий много, толку мало от них.

уже в США я поставил его перед одним из профессоров Bell Labs (or Lucent Technologies). Естественное , что первое вознивает в голове - рассмотреть лазерный луч как поток бозонов, которые могут находится в одном и том же состоянии, но во первых они толкать не будут друг друга если температура равна нулю .. а все лазеры и среда распростарнение естественно с температурой далеко не равной нулю. Вот первое объяснение. То есть оно основывается на давлении в бозонном газе, когда есть какой то градиент внешних температур. Но казалось бы фотоны вообще не должны друг друга видеть. и чувствовать, причём недавние эксперименты подтвердили , что пуски света даже очень сильной интенсивности не взаимодействуют никак. Вообщем путаница и с бозонами.
Да и дифракционно даже если рассмотреть , то всё равно решение с потоянным сечением пучка тоже возможно...
вообщем и с американским профессором мы пришли к выводу, что .. мы далеки от истины.


А разве дифракционная расходимость не объясняется краевыми эффектами излучающей поверхности? Там ведь тоже граница нелинейных сред.


> в пустоте огибать нечего, так почему-же? с увеличением точечности источника угол дифракционной расходимости растет, т.е. объяснить это геом.шириной шириной источника не выходит... вот.

Так дифракция - это же не огибание! Огибание - ее частный случай.
Если есть пространственно ограниченный набор (вторичных) источников,
то сколь-нибудь заметное поле будет наблюдаться на большей, чем этот набор,
площади.


> излучения?

> в пустоте огибать нечего, так почему-же? с увеличением точечности источника угол дифракционной расходимости растет, т.е. объяснить это геом.шириной шириной источника не выходит... вот.

т.е. "лямбда"/"дэ" не работает?

> thx!


> Так дифракция - это же не огибание! Огибание - ее частный случай.
> Если есть пространственно ограниченный набор (вторичных) источников,
> то сколь-нибудь заметное поле будет наблюдаться на большей, чем этот набор,
> площади.

ведь вторичные источники это умозрительная вещь... если есть экран, в нем щелка, то значит, коль скоро существуют вторичные источники, на расстоянии в метр от щелки и 1 миллиметр от экрана можно знать об источнике его длину волны. не верится как-то...


> > излучения?

> > в пустоте огибать нечего, так почему-же? с увеличением точечности источника угол дифракционной расходимости растет, т.е. объяснить это геом.шириной шириной источника не выходит... вот.

> т.е. "лямбда"/"дэ" не работает?

работает, как часы, только отчего? Оттого что оно вписывается в робщую теорию?


> > thx!


> > Так дифракция - это же не огибание! Огибание - ее частный случай.
> > Если есть пространственно ограниченный набор (вторичных) источников,
> > то сколь-нибудь заметное поле будет наблюдаться на большей, чем этот набор,
> > площади.

> ведь вторичные источники это умозрительная вещь... если есть экран, в нем щелка, то значит, коль скоро существуют вторичные источники, на расстоянии в метр от щелки и 1 миллиметр от экрана можно знать об источнике его длину волны. не верится как-то...

Это скорее вешь математическая, их можно воспринимать как начальные условия для волнового уравнения.
Собственно причина дифракции это обрезание(изменение) волнового фронта. Плоская волна определена для всего пространства. Прохождение через щель вырезает из неее кусок, при этом, с математической точки зрения, "добаляется" куча волн с другими волновыми векторами. Которые в дальнейшем расходятся и воспринимаюся как дифракция.

Самое интересное,что в принципе можно изменить и спектральный состав пучка.
Используя тот факт что фокусное расстояние для разных длин волн различное.


есть два опыта,
1) опыт юнга, пусть даже просто дифракция на отверстии
2) когда лазером на луну светят, то на луне апертура лазрного пучка будет намного больше, чем на земле.

так вот неужели же только за счет вторичных волновых фронтов такое маленькое расплывание пучка в случае с луной и такое громадное расплывание в случае с дифракции на отверстии. Значит не только во вторичных волновых фронтах дело, в чем еще. Или я чего перепутал? Везде дифракция? Дифракция, да вот только разная дифракция...

?


> > > Так дифракция - это же не огибание! Огибание - ее частный случай.
> > > Если есть пространственно ограниченный набор (вторичных) источников,
> > > то сколь-нибудь заметное поле будет наблюдаться на большей, чем этот набор,
> > > площади.

> > ведь вторичные источники это умозрительная вещь... если есть экран, в нем щелка, то значит, коль скоро существуют вторичные источники, на расстоянии в метр от щелки и 1 миллиметр от экрана можно знать об источнике его длину волны. не верится как-то...

> Это скорее вешь математическая, их можно воспринимать как начальные условия для волнового уравнения.
> Собственно причина дифракции это обрезание(изменение) волнового фронта. Плоская волна определена для всего пространства. Прохождение через щель вырезает из неее кусок, при этом, с математической точки зрения, "добаляется" куча волн с другими волновыми векторами. Которые в дальнейшем расходятся и воспринимаюся как дифракция.

> Самое интересное,что в принципе можно изменить и спектральный состав пучка.
> Используя тот факт что фокусное расстояние для разных длин волн различное.


Описывается первое и второе одинаковыми законами, но эффекты дает совершенно разные, из чего вывод, что либо "дифракции разные", либо законы не одинаковы...

> есть два опыта,
> 1) опыт юнга, пусть даже просто дифракция на отверстии
> 2) когда лазером на луну светят, то на луне апертура лазрного пучка будет намного больше, чем на земле.


> есть два опыта,
> 1) опыт юнга, пусть даже просто дифракция на отверстии
> 2) когда лазером на луну светят, то на луне апертура лазрного пучка будет намного больше, чем на земле.

> так вот неужели же только за счет вторичных волновых фронтов такое маленькое расплывание пучка в случае с луной и такое громадное расплывание в случае с дифракции на отверстии. Значит не только во вторичных волновых фронтах дело, в чем еще. Или я чего перепутал? Везде дифракция? Дифракция, да вот только разная дифракция...

Законы везде одинаковы -- волновое уравнение и ничего больше.

Есть два эффекта
1) дифракция на отверсти (крае или препятствии неважно).
2) Расходимость пучка в следствии его не монохроматичности как в пространстве так и по частотам. То бишь если разложить лазерный импульс по плоским волнам то там будут присутствовать волны идущие чуть в разных направлениях. Соответственно чем дальше расстояние тем дальше они "разойдутся".

Дифракция на отверстии является следствием того что из-за обрезания пучка
в нем появляются волны с различными волновыми векторами, а дальше смотри пункт 2. Чем меньше отверсти тем больше разница между векторами.
Расходимость лазера также определяется его выходной апертурой.

Кроме того конечно влияет монохроматичность иcходного источника. Если ты на щель светишь обыкновенной лампой, то ее монохроматичность гораздо хуже и расходимость потяное дело будет гораздо больше чем у лазера.


> Описывается первое и второе одинаковыми законами, но эффекты дает совершенно разные, из чего вывод, что либо "дифракции разные", либо законы не одинаковы...

> > есть два опыта,
> > 1) опыт юнга, пусть даже просто дифракция на отверстии
> > 2) когда лазером на луну светят, то на луне апертура лазрного пучка будет намного больше, чем на земле.

В обоих случаях угол расходимости пучка (считаем излучение монохроматическим)
порядка лямбда/диаметр [в радианах].
1. В опыте Юнга берут маленькое отверстие, чтобы наблюдать расходимость
луча в пределах лаборатории.
2. Когда светят на Луну, снабжают лазер мощной оптикой. При этом
на выходном объективе диаметр луча составляет еденицы-десятки см.
Кроме того, используют всякие ухищрения типа коррекции оптики
с помошью обращения волнового фронта и т.п. Поэтому добиваются
расходимости гораздо меньшей [в радианах] чем в опыте Юнга...
С уважением...


Другое удивляет, я вроде все понял про соотносимую разницу апертур см и лазера, но вот насколько вы почему-то по другому от моего думаете... просто удивительно... но это так, заметки на полях интернету..


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100