lection 10 (Презентации лекций)

Лекция 10. Внешняя память в ЭВМВнешняя память в ЭВМ (II)Использование оптических явлений для повышения плотности записи информациина магнитных носителяхМагнитооптика«Чисто» оптическая память - компакт диск (CD)Физические процессы и предельная плотность записи информации в оптикеЗаписываемые (R) и перезаписываемые (RW) CD и DVD дискиBlu-ray и HD-DVD технологииТрехмерная (3D) оптическая память и голография: фоторефрактивные ифотохромные материалы, голографический диск (HVD)Молекулярная памятьФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМИстория оптической памятиПещерная (наскальная) живопись - изображения впещерах, выполненные людьми эпохи палиолита.больльшинство объектов найдено в Европе, т.к. именнотам древние люди были вынуждены жить в пещерах игротах, спасаясь от холодов.Палеолит (древнекаменный век) - первый периодкаменного века: начало - использование каменныхорудий (~ 2,5 млн. лет назад); конец - появлениеземледелия (~10 тыс. лет до н.э.)Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМИстория оптической памятиЛетопись - исторический жанр древнерусскойлитературы, представляющий собой погодовую, болееили менее подробную запись исторических событий.Запись событий каждого года здесь обычно начинаетсясловами: «в лето …» (то есть «в году …»), отсюда иназвание - летопись.

В Византии аналоги летописиназывались хрониками, в Западной Европе в Средниевека анналами и хроникамиМадридский кодекс - летописьмайя и ацтеков - жреческиетребники, указывающие, в какойдень и каким богам нужно делатьжертвоприношениеЛетопись майя«Мадридский кодекс»Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМИстория оптической памятиФотография - получение и сохранение статичногоизображения на светочувствительном материале(фотопленке или фотографической матрице) припомощи фотокамерыКамера-обскура1826 - Вид из окна1822 - Ньепс Жозеф Нисефор, первое закреплѐнноеизображение (не сохранилось).

Поэтому первой вистории фотографией считается снимок «Вид изокна» (1826), полученный с помощью камерыобскуры на оловянной пластинке, покрытой тонкимслоем асфальтаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМФоточувствительные (фотохромные) материалыФотохромизм - изменение окраски(коэффициента поглощения) поддействием света.

Одновременновещество может менять и другиехимико-физические характеристикиНепроявленная фотопленкаФотопленка - фотоматериал на гибкой прозрачнойоснове (стеклянная основа – фотопластинка,непрозрачная основа – фотобумага). Представляетсобой лист пластика, на который нанесенафотоэмульсия, содержащая галогенид серебра.После освещения на фотопленке формируетсяскрытое изображение, которое делают видимым спомощью химических реакцийОчки со стеклами «хамелеон»Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМОптикаОптика - раздел физики, рассматривающий явления,связанные с распространением электромагнитныхволн преимущественно видимого и близких к немудиапазонов (ИК и УФ излучение).

Оптика описываетсвойства света и объясняет связанные с нимявления. Методы оптики используются во многихприкладных дисциплинах, включая электротехнику,физику, медицину …ПТОЛЕМЕЙ Клавдий (87-165)преломление светаТаблица «Оптика» (1728)Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМСветСвет - поперечная волна электромагнитного поляОдновременно свет можно описать и как поток фотоновЗеленый светдлина волны, l ≈ 0.0005 мм = 0.5 мкмчастота, f ≈ 6 x 1014 Гц1 Ватт ≈ 3x1018 фотонов/секундуСпектр электромагнитных волнФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМВзаимодействие со средойВ оптически однородной среде:изменение скорости волны изменение ее амплитуды -показатель преломления nкоэффициент поглощения maНа границах раздела двух сред(изменение n и ma ) происходитотражение и преломлениеЗаконы отражения и преломленияФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМВзаимодействие со средойВ оптически неоднородной среде:В среде со случайныминеоднородностями прираспространении светапроисходит его рассеяниеВероятность процесса- коэффициент рассеяния maВероятность изменения направленияраспространения на заданный угол- фазовая функция (индикатриса)Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМГеометрическая оптикаГеометрическая оптика основана на эмпирических законах:Закон прямолинейного распространения светаЗакон независимого распространения лучейЗакон отражения светаЗакон преломления светаЗакон обратимости светового луча (луч повторяетход при распространении в обратном направлении).В геометрической оптике действует постулат:если в некой точке сходятся две системы лучей, тосоздаваемые ими освещенности складываютсяСНЕЛЛ ВАНРОЙЕН ВиллебрордФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМПринцип ФермаПринцип Ферма - постулат, предписывающийлучу света в геометрической оптике двигатьсяиз начальной точки в конечную точку по пути,минимизирующему время движения (или, что тоже самое, оптическую длину пути)ФЕРМА Пьер1662 - сформулирован Пьером Ферма как общий закон геометрической оптики.Из этого принципа следуют все известные законы оптики: прямолинейностьлуча света в однородной среде, законы отражения и преломления света награнице раздела двух средФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМНьютон и Гюйгенс: корпускулярно-волновой дуализмЗаконы отражения и преломленияНЬЮТОН ИсаакКорпускулярная теория:свет состоит из корпускул, излучаемых светящимся теломPro: прямолинейность распространения света(геометрическая оптика)Contra: явления дифракции и интерференцииФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМНьютон и Гюйгенс: корпускулярно-волновой дуализмДифракция и интерференцияГЮЙГЕНС ХристианВолновая теория:свет является волной в невидимом мировом эфиреГюйгенс и Гук под волной понимали не периодическоеколебание, а одиночный импульсРазвитая волновая оптика появилась в начале XIX векаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10.

Внешняя память в ЭВМПринцип Гюйгенса - Френеля1678 г. Гюйгенс:каждая точка поверхности, достигнутая световой волной, являетсявторичным источником световых волн. Огибающая вторичных волнстановится фронтом волны в следующий момент времени.1815 г Френель:дополнил принцип Гюйгенса, введя представления о когерентности иинтерференции элементарных волнРефракция и дифракция по ГюйгенсуФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10.

Внешняя память в ЭВМЭлектромагнетизм1831 г. – Майкл Фарадей – закон электромагнитнойиндукции и введение термина «магнитное поле»1834 г. – Э.Х. Ленц - направление индукционного токаи связанного с ним магнитного поля1873 г. – Дж.К. Максвелл - «Трактат об электричествеи магнетизме»1888 г. – Г.Р.

Герц - экспериментальное обнаружениеэлектромагнитных волнФАРАДЕЙ МайклФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМУравнения МаксвеллаЗаконы Гауссадля электрического и магнитного полейЗакон индукции ФарадеяТеорема о циркуляции магнитного поляE- напряженность электрического поляH- напряженность магнитного поляD = eE - электрическая индукцияB = mH - магнитная индукцияr- плотность свободных зарядовj- плотность тока свободных зарядовc- скорость светаМАКСВЕЛЛ ДжеймсКлеркФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМВолновое уравнениеВ отсутствие свободных зарядов и токов от уравнений первого порядка (уравненийМаксвелла) можно перейти к замкнутым (каждое уравнение зависит только от одного- электрического или магнитного – поля) уравнениям второго порядка:Одно из частных решений- циркулярно и линейно поляризованная плоские волныФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМСветовой (гауссовский) пучок- радиус пучка- кривизна фронта- фазовый набег- дифракционная длина- конфокальный параметр- угловая расходимостьФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМГеометрическая оптикаХод лучей в собирающей линзе:Виды линз:Собирающие:1 - двояковыпуклая2 - плоско-выпуклая3 - вогнуто-выпуклаяNNHHOF’F’ABA1B1- оптическая ось- главная плоскость- оптический центр- фокальная плоскость- объект (источник излучения)- изображение (действительное)Рассеивающие:4 - двояковогнутая5 - плоско-вогнутая6 - выпукло-вогнутаяФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМПредельная фокусировкаРаспределение интенсивностипри дифракции на кругломотверстии диаметром D2wРазмер пятна в фокальнойплоскости:пятно Эйриw ~ 1,22 lF/Dно для этого нужно еще уметьсоздавать плоскуюмонохроматическую волнуФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМЧем может помочь лазер ?1916 – Альберт Эйнштейнпостулирует существование двухразных типов переходов в атоме:спонтанных и индуцированных«Клонирование» фотонов открывает возможностьсоздания лазеров – «фабрик» по производствуидентичных квантов светаЭЙНШТЕЙТ АльбертКлоны овечкиДоллиФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМЛирическое отступление1951 - В.А. Фабрикант,Ф.А. Бутаева и М.М. Вудынскийрегистрируютизобретение – новый способоптического усиленияФАБРИКАНТ Валентин Александровичобъясняет заявленный в качествеизобретения новый способ усиленияэлектромагнитного излученияФизические основы современных ЭВМ.