Ответы на вопросы к экзамену ЭСС (1239323), страница 3
Текст из файла (страница 3)
э. нашла применение при конструировании невзаимных оп-тич. крадиомикроволновых устройств (см. Невзаимные элементы). Ф. э. широко используется в науч.исследованиях.28. Нелинейные восприимчивости. Соотношение между частотнымиаргументами нелинейных восприимчивостей. Его физический смысл.e ik = e 0d ik + ibeikl H l , по которой вдоль оси Oz распространяется плоскаяr r i ( k0 z -wt )волна E ( z , t ) = E e e, где как обычно амплитуда волны E мало меняется на длине волны. Для неёrEb w r r=H , E . Оно полностью аналогично механическому уравнению,получаем уравнениеz 2n0 cПредположим, что мы имеем среду сописывающему вращение. Полученный эффект – вращение плоскости поляризации, при этом скорость вращенияравнаr b w rW=H , а угол поворота после прохождения расстояния z равен j ( z ) = V H z , где V 2n0 cпостоянная Верде.
Отличие состоит в том, что это вращение плоскости поляризации происходит и в неанизотропномкристалле за счёт внешнего поля.Формулаопределяющую линейную оптическую восприимчивостьнейные восприимчивости среды, введем нели-11и т. д. Аналогичные величины для сред с пространственной дисперсией зависят не только отчастот, но и от волновых векторови т. д.29.
Эффект самофокусировки. К какой характеристике излучения относитсякритическое условие для самофокусировки и почему?САМОФОКУСИРОВКА СВЕТА — концентрации^ not световой волны, распространяющейся внелинейной среде, показатель преломления п к-рои растёт * увеличением амплитуды поля Е:Показатель преломления среды может увеличиваться «ростом поля Е вследствие изменениянелинейной поляризации среды, Оптнч. Керра аффекта, мектрострик-ции, нагрева,резонансного возбуждения среды н т.
д.При распространении пучка н среде существует дискретный спектр нелинейных иод, каждая изк-рых несёт свою критнч. мощность, начиная с к-рой пучок самофокусируется. Так, напр.,низшая осеснмметричная мода, имеющая колоколообразный амплитудный профиль, имееткритич. Мощностьк-рая не зависит от поперечного радиуса пучка ат прямо пропорциональна квадрату длины волны(чем меньше >.0, тем слабее дифракционная расходимость, тем при меньшем мощностиначинается эффект самофокусировки) и обратно пропорциональна коэф. нелинейности ти.Самофокусировка – это кубический эффект в кристалле и в изотропной среде.r2Di = Ei + 4p Pi = e 0 Ei + h E Eirrr r rrЗдесь E = e E(r ) exp i kr - wt , причем E(r ) от координат зависит слабо.{()}Уравнение:R – ширина пучка, оцениваем:122h E R 2 > 1 - условие фокусировки.
Этому условию соответствует некоторое Wcr , причем дляcn0 2l .фокусировки должно быть W > Wcr , Wcr8phФиз. объяснение:Дифракционная расходимостьИндукция поля равна:Все поля действительны. Перенормируем коэффициенты:Из-за дифракции пучок расширяется. Рефракция поворачивает лучи в область с большим n .q r - угол дифракции.При малых углахВ итоге:22Условие фокусировки q r > q d дает для мощности:30. Сложение и вычитание частот. Генерация второй гармоники.Поляризация второго порядка приводит к сложению и вычитанию частот игенерации второй гармоники: Pi (2) = c ikl Ek w1 El w 2Рассмотрим случай сложения частот: w 3 = w1 + w 2ururwДля w = w 3 : rotrotE - ( )2 D = 0 ; электрическое поле: E = e x (z) e i (k r -wt ) , kr = kzurrurrurrcБудем пренебрегать дифракцией, т.е.
пучки очень большие по поперечнымразмерам, в них нет зависимости от x и y.rurd= l(ik + ) . Далее расписывая rotrotE и подставляя в уравнение,dz2dx 32p ix=Kx 1x 2e - i Dkz , где K = c ikle(1) ke(2) le(3) i ,пренебрегаем 2 , получаем:2dzn3cosa3zrrle = cos a , Dk = k 3 - k 1 - k 2 , w 3 = w1 + w 2То есть получили новую гармонику с w 3 = w1 + w 2Оператор13Аналогично для вычитания частот и генерации второй гармоники получаем:dx * 12p i=Kx * 3x 2e - i Dkz2dzn1 cos a 1*dx 22p i=Kx * 3x 2e - i Dkz2dzn 2 cos a 231. Условие фазового синхронизма.
Способ его достижения.ФАЗОВЫЙ СИНХРОНИЗМ (ВОЛНОВОЙ синхронизм) при нелинейном взаимодействии волн—условие наиб, эффективного энергообмена между собственной н вынуждающей волнамисреды, имеющими одинаковые частоты. Напр., в нелинейной оптике вынуждающей волнойможет быть волна нелинейной поляризации. \Ьловие Ф. с. выражается равенством волновоговектора к собств. волны среды волновому вектору кж вынуждающей волны (к = кь). Разностьволновых векторов Ак=к — кя наз. фазовой (волновой) расстройкой- Нелинейныевзаимодействия волн, происходящие при наличии Ф. с- (М = 0), принято называтьсинхронными (см.
Синхронизм).В случае трёхволновых взаимодействий» ншто. пои генерации суммарной (разностной) частотыволновой вектор вынуждающей волныгде— волновой вектор волны с частотойБеливолновые векторыимеют одно направление,реализуется коллинеарный Ф. с. При несовпадающих направлениях волновых векторов условие Ф. с. наз*некол-линеарным.В реальных диспергирующих средах условие Ф. с. может быть выполнено в изотропных средахтолько в области аномальной дисперсии, а в анизотропных средах—и в области нормальной дисперсии.Рассмотрим в качестве примела генерацию втопой гармоники.
Учитывая, что Iгде™ фазовая скорость, условие Ф. с. можно представить ввиде следующих соотношений:32. Вынужденное комбинационное рассеяние. Требуется ли для него условиефазового синхронизма?w = wS + W -закон сохранения.dE S= izEQ* - g S ESdz0 = -iME * ES - g Q Q*Происходит селекция: только волны с маленьким иземнением k распространяются в кристалле.LM E H 2ES = ES (0)e m z , m =- g S ,т.е процесс пороговый, порог равенg Q2g gcn3cos 2 a 3 Q 3 .
Интенсивность пропорциональна (1 + N ) .8pLMdI2I1 const .В сильных поляхdzФазовый синхронизм обеспечивается автоматически за счёт селекций частот.I 3c =1433. Обменные ферромагнетики. Энергия слабовозбужденных состояний.Обменные и релятивисткие (магнитные) взаимодействия.Порядок магнитных сил( vc)2по сравнею с электрическими.Из-за запрета Паули происходит понижение энергии электронов при одинаковом спине,т.е. намагничивание.Тогда уuuruurмагнитной среды существует спонтанный магнитный момент M ,энергия от направления M не зависит:силыобменные.Свободная энергия ферромагнетика:uuv uuvvvuuruuuuv v vM M 1F = d r{ 1 divb(nM ) 2 - H M } , n -ось кристалла, b >0.22xi xk334.
Уравнение Ландау-Лифшица для плотностиферромагнетика. Ферромагнитный резонанс.магнитногомоментаuuv d Fg |e|M= g M uuv - R ,R-описывает диссипацию(на фононах и пр), g =.2me ctdMФерромагнитный резонанс.Это селективное поглощение энергии при частотах( wF~ 1010 c -1 ), совпадающих с собственными частотамипрецессии магнитных моментов электронной системы ферромагнитного образца во внутреннем эффективноммагнитном поле Нэф.В единицу времени и объема:Q=uuvv uvg M0hW22 .
W -внешнее поле, M = M 0n + m .4 (W - w ) + h35. Антиферромагнитный резонанс.Антиферромагнитный резонанс, одна из разновидностей электронного магнитного резонанса. А. р. проявляетсякак резкое возрастание поглощения электромагнитной энергии, проходящей через антиферромагнетик, приопределённых (резонансных) значениях частоты ν и напряжённости приложенного магнитного поля Н.
Дляантиферромагнетиков характерно упорядоченное расположение магнитных моментов атомов (ионов) .Одинаково ориентированные элементарные магнитные моменты образуют в антиферромагнетике так называемыемагнитные подрешётки (в простейшем случае — две). При А. р. возбуждаются резонансные колебания векторовнамагниченности подрешёток как относительно друг друга, так и относительно направления приложенного поля Н.Вид зависимости ν от эффективных магнитных полей в антиферромагнетиках весьма сложен и различается длякристаллов разной структуры. Как правило, одному значению приложенного поля соответствуют две частоты А. р.(вырождение – прим. ред. =)).Частоты А.
р. лежат в интервале 10—1000 Ггц.Изучение А. р. позволяет определить значения эффективных магнитных полей в антиферромагнетике.36. Уравнения Блоха для ядерной намагниченности. Ядерный магнитный иэлектронный парамагнитный резонансы.r r r rr rВ поле H = H 0n + h (t ), n , h = 0. что там происходит…()rrrr rr r M^ M П - M0 bM= g N MH - Уравнение Блоха для ядерных спинов, находящихся в полеtT1T2r rrH = H 0b + h (t ) , причем вектор b перпендикулярен вектору h(t) .
T1 Т2 – времена поперечной и продольной релаксации соответственно.Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) - физическое явление поглощения электромагнитных волн, обусловленноеквантовыми переходами атомных ядер между энергетическими состояниями с разными ориентациями спинаядра. Для большинства ядер в магнитных полях ~103 - 104 Э ЯМР наблюдается в диапазоне частот 1-10 МГц.Спектры ЯМР используются для исследования структуры твердого тела и сложных молекул.ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС (ЭПР) - резонансное поглощение радиоволн, обусловленноеквантовыми переходами между магнитными подуровнями парамагнитных атомов и ионов (Зеемана эффект).15Спектры ЭПР наблюдаются главным образом в диапазонах сверхвысоких частот, используются для исследованияструктуры твердого тела и в квантовых усилителях.37.
Диапазоны частот, отвечающие магнитным резонансам.Частоты, отвечающие магнитным резонансам. Видимо имеется в виду характерные частоты разных резонансов.Поэтому думаю, что надо на вопрос отвечать так.Ферромагнитный: F 1010 ГцАнтиферромагнитный: AЯдерный: N 1011 1012 Гц 107 ГцЕсли что-то нужно более подробно – скажите. Я напишу ещё. Про эти дела можно много чего говорить и объяснять.Просто обычно хватает одной фразы, чтобы получить зачёт =)16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
