Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634932)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Распространение монохроматических волн в нелинейных средах (110,00 руб.)

0   0
Первый авторАверина Лариса Ивановна
АвторыЛещинский Андрей Анатольевич
ИздательствоИздательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета
Страниц36
ID226773
АннотацияУчебное пособие подготовлено на кафедре электроники физического факультета Воронежского государственного факультета.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов 3 курса дневного отделения и 5 курса вечернего отделения физического факультета Воронежского государственного университета, сдающих экзамен по курсу " Физика волновых процессов".
Аверина, Л.И. Распространение монохроматических волн в нелинейных средах / А.А. Лещинский; Л.И. Аверина .— Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2011 .— 36 с. — 35 с. — URL: https://rucont.ru/efd/226773 (дата обращения: 28.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Л. И. Аверина, А. А. Лещинский РАСПРОСТРАНЕНИЕ МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ВОЛН В НЕЛИНЕЙНЫХ СРЕДАХ Учебное пособие для вузов Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011 Утверждено научно-методическим советом физического факультета 30 ноября 2010 года, протокол № 9 Рецензент канд. физ.-мат. наук, доцент А. Н. Алмалиев Учебное пособие подготовлено на кафедре электроники физического факультета Воронежского государственного университета. <...> Это свойство заключается том, что различные пространственно-временные спектральные составляющие волновых полей – плоские монохроматические волны – распространяются без искажений и не взаимодействуют друг с другом. <...> Линейная среда представляет собой некоторую идеализированную модель, и поэтому пользоваться ею для описания прохождения волн через реальные среды можно не во всех случаях. <...> Применимость модели линейной среды зависит в первую очередь от величины отношения амплитуды волны к характерной величине акустике хар хар , определяющей упругие свойства среды. <...> В линейной среде отношение / хар полагается бесконечно малым, в результате чего волновое уравнение становится линейным: <...> Если же величину / хар считать конечной, то в волновом уравнении необходимо удержать нелинейные члены: <...> В простейшем случае, когда на вход среды падает монохроматическая волна , нелинейность приводит к последовательному возбуждению 4 временных гармоник волны , n = 2,3,4,…. <...> Сильное электромагнитное поле изменяет оптические характеристики среды (показатель преломления, коэффициент поглощения), которые становятся функциями напряжённости электрического поля волны, т.е. поляризация среды нелинейно зависит от напряжённости. <...> Параметр / хар характеризует локальную нелинейность среды и указывает порядок величины относительного нелинейного изменения амплитуд полей за один период колебаний совершается в колебаний, раз, т.е. составляет величину . Если в течение <...>
Распространение_монохроматических_волн_в_нелинейных_средах.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Л. И. Аверина, А. А. Лещинский РАСПРОСТРАНЕНИЕ МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ВОЛН В НЕЛИНЕЙНЫХ СРЕДАХ Учебное пособие для вузов Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011
Стр.1
Содержание Введение ........................................................................................................... 4 1. Уравнения для нелинейных волн. Классификация нелинейных эффектов ...................................................................................................... 6 2. Методы решения нелинейных уравнений в теории волн ..................... 13 3. Генерация второй гармоники ................................................................... 18 4. Распадная неустойчивость волн. Параметрическое усиление и генерация ................................................................................................ 24 5. Самовоздействие волн. Нелинейная дисперсия и нелинейное поглощение ........................................................................ 31 Литература ..................................................................................................... 35 3
Стр.3
в недиспергирующей недиссипативной среде на достаточно больших расстояниях  хар/ всегда возникают сильные нелинейные искажения исходного профиля волны. В случае среды с дисперсией фазовые скорости волн на различных частотах различны, вследствие чего соотношения между фазами гармоник изменяются в пространстве весьма быстро. При нарушении фазового синхронизма нелинейные эффекты не накапливаются, и перекачка энергии очень незначительна. Иными словами, в диспергирующих средах заметных искажений форм волны не происходит. Изучение синхронных взаимодействий волн наибольшее значение имеет в электродинамике, в особенности в нелинейной оптике и физике плазмы, радиофизике, акустике. Теория нелинейных волновых процессов имеет много общего с теорией нелинейных колебаний. Далее мы будем рассматривать волновые взаимодействия в условиях сильного проявления дисперсии среды. 1. Уравнения для нелинейных волн. Классификация нелинейных эффектов Для конкретности изложения теории нелинейных волн с дисперсией будем говорить о нелинейной электродинамике немагнитных сред, в частности, о нелинейной оптике. Таким образом, будем считать, что нелинейность будет проявляться для электрического поля. Основными уравнениями для электромагнитных полей в нелинейном диэлектрике по-прежнему являются уравнения Максвелла.    1    ,    1  6   , (1.1) (1.2)
Стр.6
 4, . (1.3) Только теперь связь поляризации среды  с сильным электрическим полем  становится нелинейной. В линейном приближении при учёте временной (частотной) дисперсии материальное уравнение согласно принципу причинности может быть записано в виде: л   ̂   где ̂ – тензор линейной диэлектрической восприимчивости среды. В сильных полях поляризация среды будет содержать помимо линейного члена также нелинейные члены: нл    , (1.5) где  – нелинейные части поляризации j-го порядка (квадратичная, кубичная и т.д.), для которых можно записать феноменологические выражения по аналогии с (1.4):   ̂  ,    ,    ̂       . Здесь ̂ , ̂ ,… – тензоры нелинейных восприимчивостей: квадратичной, кубичной и т.д. Рассмотрим нелинейный отклик среды при распространении в ней нескольких монохроматических плоских волн:  1 2    7 , (1.8) ,,     (1.7) (1.6)   , (1.4)
Стр.7
где i ≠ 0 и = . Волны (1.8) возбуждают в среде, как видно из (1.3)–(1.7), волны линейной и нелинейной поляризации:   1 2  на комбинационных частотах     ,   где n – порядок нелинейности члена. В результате процессов переизлучения в нелинейной среде возбудятся электромагнитные волны на тех же комбинационных частотах. Возбуждению высших гармоник соответствуют  1,  . Вновь появившиеся волны в свою очередь могут принять участие во взаимодействии с другими волнами. Несмотря на сложность общей картины, можно провести классификацию нелинейных волновых эффектов по типу нелинейности, на которой развивается волновой процесс, и по числу волн, участвующих во взаимодействии. С этой целью рассмотрим структуру линейной и нелинейной поляризации среды. Линейная часть поляризации возбуждается каждым из электромагнитных полей (1.8): л   ̂    1 2  ̂   или с учётом (1.9)  л  ̂. (1.11) Квадратичная нелинейность. В такой среде возникает квадратичная по полю поляризация  (1.6). Подставим (1.8) в (1.6): 8       1 2      1 2  ̂   (1.9) , (1.10)
Стр.8

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
Антиплагиат система на базе ИИ