Синхронизм (от греч. synchronismos - одновременность) - условие эфф. обмена энергией при взаимодействии волн, заключающееся в сохранении определённых фазовых соотношений между волнами на протяжении всей области взаимодействия.
В условиях С. интенсивности взаимодействующих волн меняются в первом приближении пропорционально квадрату длины области взаимодействия z2 (рис.).
При нарушении С. интенсивности волн осциллируют вдоль оси z с пространственным
периодом,
достигая макс. изменения на длине
,
называемой длиной когерентного взаимодействия. Макс. изменение интенсивностей
волн пропорционально
и при сильном нарушении С. очень мало. Термин «С.» получил широкое распространение
при описании взаимодействия эл--магн. волн. Для плоских эл--магн. волн
частоты w, распространяющихся в нелинейной среде вдоль оси z, в
приближении медленно меняющихся амплитуд интенсивность волны (см. Нелинейная
оптика)где k, kP - волновые векторы собственной
эл--магн. волны и волны нелинейной поляризации, sin c(x)= sin x/x.
При этом
. Поскольку k = w/vф и
,
где vф, vфP - фазовые скорости эл--магн. волны
и волны нелинейной поляризации соответственно, то условие С. можно записать
как vф = vфP. Т. о., условие С. заключается
в равенстве фазовых скоростей собственной эл--магн. волны и волны нелинейной
поляризации среды на частоте w.
Волна нелинейной поляризации на частоте и возникает, напр., при распространении
в среде эл--магн. волн с частотами w1 и w2,
причём
, и волновыми векторами k1 и k2. Условие
С. в этом случае принимает вид k1 + k2
= k или, в общем случае, k1 + k2 = k.
Этот процесс наз. генерацией суммарной частоты, частным случаем к-рого
является генерация второй гармоники (при w1 = w2).
Условие С. можно трактовать как сохранение суммасного импульса взаимодействующих
волн:
. При нарушении условия С. импульс волн частично передаётся среде, в к-рой
они распространяются.
В СВЧ-приборах, напр. лампе бегущей волны (ЛБВ), вместо волны поляризации следует рассматривать волну конвекционных токов, фазовая скорость к-рой совпадает со скоростью потока электронов. В этом случав условие С. заключается в совпадении фазовой скорости эл--магн. волны со скоростью электронного потока. Это рассмотрение соответствует приближению, не учитывающему обратного влияния эл--магн. волны на поток электронов (в нелинейной оптике подобный подход наз. приближением заданного поля). При учёте этого влияния наиб. усиление эл--магн. волны в ЛБВ достигается при нек-ром превышении начальной скорости электронов над фазовой скоростью эл--магн. волны.
При акустооптич. взаимодействиях (см. Акустооптика. Дифракция света
на ультразвуке)условие С.:
, где
- волновые векторы падающей, дифрагированной (рассеянной) и акустич. волн
соответственно, называют Брэгга - Вулъфа условием.
Для выполнения условия С. в общем случае приходится принимать спец. меры, напр. использовать замедляющие системы в СВЧ-приборах, или двулучепреломляющие кристаллы в нелинейной оптике, подбирать частоту акустич. волны в акустооптич. устройствах.
Спектральная ширина С. определяется как ширина частотного интервала
, в пределах к-рого фазовое рассогласование взаимодействующих волн в области
взаимодействия не превышает
где l - длина области взаимодействия. Поскольку
где vгр - групповая скорость ,то спектральная ширина
С. велика в случае равенства групповых скоростей взаимодействующих волн.
Это условие т. н. группового синхронизма (в отличие от группового
С., условие kp = k называют фазовым или волновым С.).
При выполнении условия группового С. ограниченные в пространстве волновые
пакеты распространяются с одинаковой групповой скоростью и их эффективное
взаимодействие происходит на большой длине даже при малой длине волновых
пакетов (т. е. при широком спектре). Так, в ЛБВ с однородной замедляющей
системой дисперсия эл--магн. волн очень мала и групповые скорости взаимодействующих
волн практически совпадают, что обусловливает широкую полосу усиления ЛБВ
(октава и выше). В лампе обратной волны (ЛОВ), напротив, групповая
скорость эл--магн. волны и скорость потока электронов противоположны, поэтому
усилители на ЛОВ не могут быть широкополосными и ЛОВ часто используется
как узкополосный перестраиваемый регенеративный усилитель.
В нелинейной оптике из-за сильной дисперсии групповой скорости С. наблюдается только в отд. случаях. В акустике, напротив, из-за малой дисперсии условия фазового и группового С. выполняются одновременно для большого числа спектральных компонент, что приводит к накоплению нелинейных эффектов на больших длинах и образованию ударных волн.
При взаимодействии волновых пучков, ограниченных в поперечном сечении, условие группового С. принимает более общий вид, а именно - как равенство векторов групповых скоростей взаимодействующих волн. При отличии направления векторов групповых скоростей ограниченные в пространстве волновые пучки испытывают боковой снос относительно друг друга.
что приводит к уменьшению области эфф. взаимодействия. Это явление обычно
характеризуется угл. шириной С.- расходимостью взаимодействия, в пределах
к-рой фазовое рассогласование не превышает.
В нелинейной оптике боковой снос взаимодействующих пучков наз. апертурным
эффектом и обусловлен отличием направления векторов фазовой и групповой
скоростей для необыкновенных волн в анизотропных кристаллах (см. Оптическая
анизотропия), Апертурный эффект полностью отсутствует при т. н. 90-градусном
С., когда все взаимодействующие пучки распространяются перпендикулярно
оптич. оси. При 90-градусном С. угл. ширина С. резко возрастает и ограничена
дифракц. расплыванием пучков, так же как спектральная ширина С. при групповом
С. ограничена дисперсионным расплыванием волновых пакетов.
С. М. Копылов
Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.
В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.
Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
![]() |