Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рер(тг +" IT )
(9).
где рСр — уд. теплоёмкость, X — коэф. теплопровод-' ности, а — коэф. поглощения, v — скорость конвективного движения среды (или пучка относительно среды) в направлении, перпендикулярном световому пучку вдоль оси X (рис. 3).
Рис. 3. Самоотклонение светового пучка навстречу поперечному движению нелинейной де фокусирующей среды.
Тепловая линза имеет конечное время релаксации,, определяемое теплопроводностью B пучке Tt — рСрОух/ Короткие импульсы (т « Тт), ДЛЯ К-рых «нл ~ ~ ос/1^4 12dt, испытывают нестационарную
С. с., пропорциональную поглощённой энергии, а длинные (т » тт) импульсы и непрерывное излучение — стационарную, инл =? а?0а2/х. Кроме того, резко различаются случаи неподвижной среды (v — 0) и: среды с поперечной конвекцией.
При стационарной тепловой дефокусировке в тонком неподвижном слое углы расходимости, фокусное расстояние и число дополнит, светлых колец определяются ф-лами, следующими из (5) и (6):
внл=« - JjT Eal/x, Fiiil=^ccQ--- е\
(10)
В толстом слое слабопоглощающей среды параметры дефокус и рованиого пучка
F**a (HtH?!)1/і; 0нЛ=»(“|-^-|?yx)v'> (и)
Ф-лы (10) и (11) можио получить с помощью теории подобия и размерностей, придав им вид универсальных законов. При переходе от гауссова пучка к др. пучкам изменяются только численные коэффициенты.
В движущейся дефокусирующей среде (ннл < 0) тепловая дефокусировка проявляется в самоотклонеиии светового пучка при дп/дТ < 0 навстречу поперечному потоку в более холодную. Часть
среды (рис. 4,6). (В среде с dnfdT > О пучок отклоняется в направлении потока.) Относительный вклад конвекции и термодиффузии в теплопередачу характеризуется числом Пекле: у = рсрт/х. При малых числах Пекле
' а б
Рис. 4. Тепловая самодефокусировка пучка света аргонового лазера мощностью 60 мВт: а — после прохождения ячейки с неподвижным спиртом; б — отклонение пучка навстречу движущейся среде (стрелкой показано направление движения среды).
вклад конвективного теплопереиоса незначителен и С. с. идёт практически так же, как и в неподвижной среде: центр пучка смещается иа малый угол, пропорциональный скорости течения: O0tkji CO 70нл со v.
Если скорость поперечной конвекции становится большой, то в выносе тепла из области пучка в направлении оси х осн. роль играет конвекция (член vdTjdx в ур-иии (9)j и распределение темп-ры среды по поперечному сечению пучка становится несимметричным. В результате этого пучок смещается по осн х на угол B0tkiJ1 со BnjlAy со у-1, к-рый сравним или даже больше угла дефокусировки. Поперечное сечеиие пучка на расстоянии приобретает характерную серповидную форму (рис. 3).
Тепловая С. с. является одним из осн. эффектов в оптике атмосферы. Она ограничивает предельные возможности передачи большой энергии или мощности иа большие расстояния с помощью волновых пучков. В то же время тепловая С. с. используется в нелинейной спектроскопии, в частности для измерения коэф. поглощения а, скорости движения среды у, коэф. теплопроводности X на основе измереиия зависимостей •угл. расходимости 0НЛт угла самоотклоненвя 0ОТкл от этих параметров а, у, к и др.
Более сложный вид С. с. приобретает в твёрдых телах из-за появления термоупругих напряжений, наведённого двулучепреломления и т. д.
JIum.: Akhmanov S. A., Khokhlov R. V., Suk-horukov А. P., Self-focusing, self-defocusing and eelf-modu-latlon of laser beams, в кн.: Laeer handbook, v. 2, Amst., 1972, p. 1151; Виноградова М. Б., Руденко О. В., Сухорукое А. П., Теория волн, 2 изд., М., 1990.
А. П. Сухорукое.
САМОДИФФУЗИЯ — частный случай диффузии в чистом веществе или растворе пост, состава, при к-рой диффундируют собств. частицы вещества. При С. атомы, участвующие в диффуз. движении, обладают одинаковыми хим. свойствами, но могут отличаться, напр., атомной массой, т. е. быть разными изотопами одного элемента. За процессом С. можно наблюдать, применяя радиоакт. изотопы или анализируя изотопный состав вещества на масс-спектрометре. Изменение изотопного состава в зависимости от времени описывается обычными ур-ниями диффузии, а скорость процесса характеризуется определ. коэф. диффузии. Диффуз. перемещения частиц твёрдого тела могут приводить и изменению его формы и др. явлениям, если на тело длительно действуют силы поверхностного натяжения, тяжести, упругие, электрич. силы я др. При этом наблюдаются сращивание пришлифованных образцов одного и того же вещества, спекание порошков, растяжение тел под действием подвешенного к ним груза (диффуз. ползучесть материалов) и т.д. Изучение кинетики этих процессов поз-•волиет определить коаф. С. вещества.
JIum. см. при Ст. Диффузия.
САМОИНДУКЦИЯ (явление) — наведение вихревых электрич. полей в проводящих телах при изменении токов в этих же телах нли их деформациях. Подробнее CM. Электромагнитная индукция. САМОИНДУЦИРОВАННАЯ ПРОЗРАЧНОСТЬ - эф-феит прохождения коротких мощных импульсов когерентного оптич. излучения без потерь энергии через среду, резонансно поглощающую непрерывное излучение или длинные импульсы. С. п. относится к когерентным резонансным эффектам: её наблюдение возможно только при условии, что длительность импульса (ти « Tp) значительно меньше времён релаксации (для разреженных газов ^lO-7—IO"8 с, для коидеисиров. сред ~10"11—IO"12 с). В этом случае релаксац. процессы не успевают нарушить фазовые соотношения между полем и нестационарным резонансным откликом вещества, вследствие чего энергия, поглощённая средой на переднем фронте импульса с достаточно высокой интенсивностью, может быть полностью возвращена импульсу на его заднем фронте за счёт процессов индуциров. испускания. Тем самым С. п. принципиально отличается от просветления среды, связанного с иекогерентным эффектом насыщения — выравниванием заселённостей основного и возбуждённого состояний (см. Просветления эффект). Эффект С. п. был предсказан С. JI. МакКоллом (McCall S. L.) и Э. Хаиом (Е. Hahn) в 1965 и наблюдался ими в 1967.
