Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Средний поперечный диаметр спекла
(1)
где а — угл. диаметр освещённой когерентным светом шероховатой поверхности. Средний продольный размер спекла
I=AKfa2. (2)
В пространстве изображений образуются т. и. субъективные С. Прн наблюдении субъективных С. изображение предмета оказыва-
Рис. 3. Схема образования субъективной спекл-структуры (структуры изображения): Л — лазер; РП — рассеивающая поверхность; L — линза; 8 — точка изображения.
Рис. 4. Гало дифракции с полосами Юнга.
ется промодулнрованным спеил-струитурой. В этом случае ср. размеры С. также описываются ф-лами (1) н (2), где а — угл. размеры линзы, образующей изображение (рис. 3). Субъективные С. обусловлены интерференцией волн, исходящих нз всех элементов микроструктуры поверхности объеита в пределах пятна разрешения оптич. системы, т. е. предполагается, что оптич. система не разрешает микроструктуру поверхности,
Спеил-структура изображений проявляется как при фотографировании в когерентном свете, так и в голографии. В последнем случае размеры С. также определяются по ф-лам (1) н (2), где а — угл. размеры голограммы.
Спеклы мешают рассматриванию объектов, освещённых когерентным светом, поэтому для нх устранения используют разл. методы, сводящиеся либо к существ. уменьшению размеров С., либо к усреднению спекл-структуры во времени при случайном изменении распределения фазы волны, освещающей объект (нлн голограмму). Ho С. нмеют и широкое практич. применение в спеил-фотографин н спекл-интерферо-метрии [1—3, 5] для регистрации перемещений н деформаций объектов с диффузной поверхностью, для измерения шероховатостей поверхности, в астрономии
для намерения видимого диаметра звёзд и при изучении двойных звёзд.
Простейший вариант спекл-фотографнн сводится к фотографированию объента на одну н ту же фотопластинку до н после смещения нли деформации. При освещении полученной таким способом спекл-фотогра-фни нерасширенным лазерным пучком в дальней зоне наблюдается гало днфракцнн с полосами Юнга (рнс. 4), ориентация и пер но д к-рых определяются направлением н величиной смещения объекта между экспозициями. Прн нзмененнях микроструктуры объекта между экспозициями, что может быть обусловлено эрозией илн коррозией поверхности, контактными взаимодействиями с др. телами, износом и т. д., идентичность спекл-структур, образованных объектом до и после смещения, нарушается ц контраст полос Юнга уменьшается, что используют для изучения указанных явлений.
Кроме фотогр. вариантов с пекл-фотографии н спекл-интерферометрни развивают и электронные варианты этих методов, к-рые сводятся к электронной записи и сравнению спекл-структур, записанных до н после изменений, произошедших с объектом, напр, с помощью телевнз. систем [2, 3].
Лит.: 1) Франсов. М., Оцтика спеклов, пер. с франц., М., 1980; 2) Laser epeckle and related phenomena, ed. by
J. C. Dafnty, 2 ed., B.— la. o.], 1984; 3) Джоунс P.,
У а й к с K-, Голографическая я спекл-интерферометрия, пер. с англ., М., 1986; 4) вест Ч., Голографическая интерферометрия, пер. с англ., М., 1982; 5) К л и м е и к о И. С., Голография сфокусированных изображений и спенл-интерферометрия, м., 1985; 6) Оптическая голография, под ред. Г. Колфилда, пер. с англ., т. 1—2, М., 1982; 7) О в t го v с к у Yu. I., Shche-pinovV. P., Yakovley V. V., Holographic Interferonietry m experimental mechanics, В.— Heidelberg—N. Y., 1980.
Ю. И. Островский.
СПЕКТР (от лат. spectrum — представление, образ) —• совокупность всех значений к.-л. физ. величины, характеризующей систему нли процесс. Чаще всего пользуются понятиями частотного спектра колебаний (в частности, эл.-магн. и акустич.), С. энергий, импульсов н масс частиц (см. Спектроскопия, Спектрометрия). С. может быть непрерывным н дискретным.
СПЕКТР ЗВУКА — выражает частотный состав звука и получается в результате звука анализа. С. з. представляют обычно на координатной плоскости, где по осн абсцисс отложена частота /, по осн ординат — амплитуда А или интенсивность I гармонической составляющей звука. Чистые тона, звуки с пернодич. формой волны, а также звуки, полученные прн сложеннн неск. периодич. волн, обладают линейчатыми спектрами (рис. 1). Акустич. шумы, одиночные импульсы, затухающие звуки имеют сплошной спектр (рнс. 2). Частотные компоненты спектра импульса акустического
Рис* 1. Линейчатый спектр, по- Рис. 2. Сплошной спектр лученный при сложении двух затухающего колебания, периодических волн с основными частотами /0' и 7в".
прямоуг. формы с заполнением несущей частотой /0 сосредоточены в осн. вблнзн этой частоты в полосе шириной 1/Г, где T — длительность импульса.
Лит. см. при ст. Звук.
СПЕКТР КОЛЕБАНИЙ — совокупность гармонич. колебаний, на к-рые может быть разложено сложное колебат. движение (см. Фурье анализ). Математичеснн такое движение представляется в виде периодической, но негармонич. ф-цин f(t) с частотой со. Эту ф-цию можно
представить в виде ряда гармонич. ф-цин: f(t) —
— ? AnCosn (ot с частотами «а>, кратными осн. частоте (где An — амплитуды гармонич. ф-ций, t — время, п — номер гармоннкн). Чем сильнее исходное колебание отличается от гармонического,тем богаче его спектр, тем больше составляющих обертонов (гармоник) содержится в разложении и тем больше их амплитуды. В общем случае С. к. содержит бесконечный ряд гармоник, амплитуды к-рых быстро убывают с увеличением их номера, так что практически приходится принимать во внимание только нек-рое конечное число обертонов. Процессы, не имеющие строгой периодичности, ' или непериодические могут представляться в виде суммы гармонич. компонентов с некратными частотами или в виде суммы (интеграла) бесконечного числа составляющих со сколь угодно близкими частотами (непрерывный спектр).
