Что значит оптический диапазон

Световым полем называют электромагнитное поле в оптическом диапазоне частот. Оптические частоты чрезвычайно велики (порядка ), а разность частот между границами оптического диапазона очень мала по сравнению с их величинами, поэтому принято измерять оптический диапазон в длинах волн. Специфика оптического диапазона заключается в его двух главных особенностях:

в оптическом диапазоне выполняются законы геометрической оптики,
в оптическом диапазоне свет очень слабо взаимодействует с веществом.

Для частот, более низких, чем частоты оптического диапазона, нельзя построить оптические системы по законам геометрической оптики, а электромагнитное поле более высоких частот, как правило, либо проходит сквозь любое вещество, либо разрушает его.

Оптический диапазон состоит из следующих видов излучения: рентгеновское , ультрафиолетовое (УФ) , видимое , инфракрасное (ИК) . Если во времена Ньютона в оптический диапазон входило только видимое излучение, то с техническим прогрессом диапазон существенно расширился, причем рентгеновское излучение включено в оптический диапазон совсем недавно – примерно 20 лет назад. Не исключено дальнейшее расширение оптического диапазона.

На рис.1.1.1 показан участок шкалы электромагнитного излучения в длинах волн, соответствующий оптическому диапазону. Границы оптического диапазона, а также границы между его участками установлены на основе экспериментальных данных и не являются абсолютно точными.

Рис. 1.1.1. Оптический диапазон.

Источник

Оптический диапазон

Электромагнитное излучение
Синхротронное
Циклотронное
Тормозное
Равновесное
Монохроматическое
Черенковское
Переходное
Радиоизлучение
Микроволновое
Терагерцевое
Инфракрасное
Видимое
Ультрафиолетовое
Рентгеновское
Гамма-излучение
Ионизирующее
Реликтовое
Магнито-дрейфовое
Двухфотонное
Вынужденное

Видимое излучение — это электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок [1] [2] спектра

Интервал видимого излучения является малой частью интервала электромагнитного излучения вообще.

За пределами этой ограниченной области электромагнитное излучение не вызывает у человека зрительных ощущений или, другими словами, является для него невидимым.

Также видимое излучение принято называть светом в узком смысле этого слова. [3]

Характеристики границ видимого излучения

Длина волны, нм	780	380
Энергия фотонов, Дж	2,61·10 –19	4,97·10 –19
Энергия фотонов, эВ	1,6	3,1
Частота, Гц	3,94·10 14	7,49·10 14
Волновое число, см –1	1,32·10 4	2,50·10 4

См. также

Примечания

↑ Thomas J. Bruno, Paris D. N. Svoronos. CRC Handbook of Fundamental Spectroscopic Correlation Charts. — CRC Press, 2005.
↑ Б. И. Степанов. Введение в химию и технологию органических красителей. 2-е изд. — М.: «Химия», 1977.
↑ Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Оптический диапазон» в других словарях:

оптический диапазон перестройки перестраиваемого оптического фильтра — оптический диапазон перестройки фильтра Диапазон длин волн лазерного излучения перестраиваемого оптического фильтра, в котором осуществляется выделение или подавление одной или нескольких составляющих спектра по заданному закону во времени. [ГОСТ … Справочник технического переводчика

оптический диапазон частот — Диапазон частот от 1013 до 1015 Гц. Указанным частотам соответствуют электромагнитные колебания с длиной волны от 0,01 до 1000 мкм. По физическим свойствам оптический диапазон неоднороден и разделен на три поддиапазона, в которых физические… … Справочник технического переводчика

оптический гетеродин — Оптический квантовый генератор, излучение которого используется для гетеродинирования оптического сигнала. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.]… … Справочник технического переводчика

оптический локационный дальномер — Оптический локатор, предназначенный для измерения дальности. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики квантовая электроника Обобщающие… … Справочник технического переводчика

оптический триггер — Оптический квантовый генератор с двумя устойчивыми положениями равновесия. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики квантовая электроника… … Справочник технического переводчика

оптический акселерометр — Измеритель ускорения, основанный на применении оптического эффекта Допплера. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики квантовая электроника… … Справочник технического переводчика

оптический измеритель относительной скорости — Измеритель скорости, основанный на применении оптического эффекта Допплера. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики квантовая электроника… … Справочник технического переводчика

оптический квантовый генератор — Квантовый генератор, дающий когерентное излучение в оптическом диапазоне. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики квантовая электроника… … Справочник технического переводчика

оптический квантовый усилитель — Когерентный усилитель оптического диапазона. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики квантовая электроника Обобщающие термины оптический… … Справочник технического переводчика

оптический локатор — Локатор, использующий отражение светового импульса от цели. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 75. Квантовая электроника. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики квантовая электроника Обобщающие термины … Справочник технического переводчика

Источник

Особенности распространения волн оптического диапазона.

Диапазоны. Достоинства и недостатки. Оптическое излучение охватывает диапазон волн примерно от 0,01 до 1000 мкм (частоты от З.10 11 до З.10 16 Гц). Весь оптический диапазон принято разбивать на ультрафиолетовую (l=0,01. 0,38 мкм), видимую (l = 0,38. 0,76 мкм) и инфракрасную (l = 0,76. 1000 мкм) области. Такое деление носит несколько условный характер, поскольку между отдельными областями строгих границ не существует. Преимуществами волн оптического диапазона по сравнению с волнами радиодиапазона являются потенциальная возможность передачи больших объемов информации и возможность достижения высокой степени концентрации излучаемой энергии. Эти две особенности определяют повышенный интерес к оптическим системам связи.

Однако использование этих систем в условиях земной атмосферы ограничивается влиянием тракта распространения. Длина волны оптического излучения соизмерима с размерами молекул и различных взвешенных частиц, содержащихся в атмосфере. Это вызывает ослабление поля за счет молекулярного поглощения, рассеяние на молекулах и взвешенных частицах. Взаимодействие оптического излучения с турбулентной атмосферой приводит к изменению траектории пучка волн и его расширению, к ослаблению за счет рассеяния, к ухудшению пространственной когерентности и поляризационным флуктуациям.

Ослабление волн оптического диапазона в атмосфере. Молекулярное поглощение. В оптическом диапазоне, так же, как и в диапазоне радиоволн, молекулярное поглощение обусловленопереходом молекул в более высокие энергетические состояния за счет поглощения энергии воздействующего поля. Оптическое излучение поглощается одновременно почти всеми атмосферными газами, однако наибольшие потери происходят в молекулах паров воды, углекислого газа, кислорода и озона. Для количественной оценки степени поглощения в оптическом диапазоне часто пользуются величиной A, которая называется поглощением (по мощности): A=1-V 2 , где V — модуль множителя ослабления по напряженности поля. Поглощение А обычно выражается в процентах.

Наглядное представление о распределении поглощения в диапазоне длин волн 0,01. 100 мкм можно получить из рис.10.1, на котором приведены две записи спектра поглощения солнечного излучения. Видно, что ультрафиолетовые лучи с длиной волны до 0,3 мкм и инфракрасные лучи с длиной волны 25. 100 мкм практически полностью поглощаются атмосферой (погонное ослабление составляет 100. 1000 дБ/км). В диапазоне волн 0,3. 2,5 мкм в атмосфере существуют так называемые окна прозрачности, соответствующие участкам длин волн:0,4. 0,85; 0,95. 1,05; 1,2. 1,3; 1,6. 1,75; 2,1. 2,4; 3,4. 4,2; 8. 12 мкм. Погонное ослабление в окнах прозрачности снижается до 1. 10 дБ/км. С увеличением высоты над поверхностью Земли концентрация паров воды иуглекислого газа уменьшается. Поэтому ширина окон прозрачности увеличивается и поглощение соответствующих им излучений уменьшается. Заметим, что каждая из полос поглощения, изображенных на рисунке 167, состоит из многих тысяч отдельных линий поглощения, между которыми располагаются многочисленные микроокна прозрачности.

Рисунок 167 – Спектр поглощения солнечного излучения земной атмосферой(а – у поверхностиЗемли, б – на высоте 11 км)

Рисунок 168 – Тонкая структура спектра поглощения атмосферой солнечного излучения

Рассеяние на молекулах и взвешенных частицах. Отдельные молекулы атмосферных газов, частицы пыли и дыма, а также капли воды в облаках, туманах, дождях рассеивают волны оптического диапазона. Характер рассеянного поля, как всегда, зависит от соотношения размеров частиц и длины волны. Размеры молекул и микроскопических капель воды в дымке малы по сравнению с длиной волны. Вносимые ими потери на рассеяние следуют закону Рэлея, при котором с увеличением длины волны потери уменьшаются пропорционально 1/l 4 . При длине волны больше0,6 мкм погонное ослабление за счет рэлеевского рассеяния в атмосфере не превышает 1 дБ/км и обычно этим видом ослабления можно пренебречь.

Частицы пыли, дыма, капли воды в облаках, тумане и дожде имеют размеры порядка длины световой волны и более, поэтому они оказывают значительное влияние на распространение волн оптического диапазона

При распространении в наиболее часто встречающихся облаках и туманах с размерами капель воды 4. 6 мкм погонное ослабление сравнительно мало зависит от длины волны и при оптической видимости в 200 м составляет примерно 90 дБ/км. Это означает, что при прохождении пути всего в 1 км интенсивность излучения уменьшается в 10 9 раз. Осадки в виде дождей содержат частицы воды размерами до 100 мкм и более, при этом погонное ослабление практически не зависит от длины волны и определяется только интенсивностью осадковg_д»-0,9J_д 0,74 , где g_д -погонное ослабление, дБ/км; J_д -интенсивность осадков, мм/ч. По этой формуле построен график, представленный на рисунке 169 из которого видно, что погонное ослабление волн оптического диапазона в осадках велико и может достигать значений в несколько десятков децибел на километр

Рисунок 169 – Погонное ослабление волн оптического диапазона в осадках g_д(J_д)

Ослабление на турбулентныхнеоднородностях. Ослабление узких пучков волн оптического диапазона на турбулентных неоднородностях атмосферы существенно зависит от соотношения диаметра пучка и размеров этих неоднородностей. В общем случае причиной ослабления поля может служить переформирование волны в виде расширения пучка (линзоподобное действие), отклонение траектории распространения волны (эффект преломления) или рассеяние волны. В реальных условиях поперечные размеры пучка волны меньше или примерно равны размеру турбулентностей, поэтому может происходить заметное переформирование волны, а также сильное отклонение траектории распространения от первоначального направления. Ослабление за счет рассеяния на турбулентностях обычно невелико — ниже 1 дБ/км. В целом потери передачи за счет турбулентностей изменяются во времени, а в тех случаях, когда в результате преломления узкий пучок волны проходит мимо приемной системы, связь полностью нарушается. Из этого следует, что передача информации через атмосферу с помощью волн оптического диапазона затруднена рядом факторов.

Ослабление в осадках. Наиболее существенный из них — резкое увеличение ослабления при наличии на трассе осадков, когда погонное ослабление может достигать нескольких десятков децибел на километр. Поэтому атмосферные лазерные системы связи пока широко не применяются. Имеющиеся линии используются, как правило, для передачи цифровой информации с высокой скоростью на расстояния от нескольких сотен метров (связь между отдельными зданиями) до нескольких километров. В условиях космического пространства узконаправленные пучки воли оптического диапазона распространяются практически без потерь, что делает более перспективным применение этого диапазона для линий типа космос-космос. В настоящее время расширяется использование оптического диапазона для передачи информации по специальным волоконным линиям (световодам),затухание в которых может быть снижено до нескольких децибел на километр

Нелинейные эффекты в атмосфере.При распространении в атмосфере сверхмощного излучения, достигаемого в современных лазерах, обнаруживаются совершенно новые явления, связанные с возникновением нелинейных эффектов, когда свойства среды становятся зависимыми от интенсивности воздействующего поля. Эффект насыщения заключается в том, что при увеличении мощности излучения коэффициент молекулярного поглощения атмосферы уменьшается и наступает своеобразное «просветление» — увеличение ее прозрачности. Этот эффект может иметь место при достижении плотности потока мощности около 10 7 Вт/см 2 , что вполне реально для современных лазеров.

Самофокусировка лазерного излучения в атмосфере. При распространении лазерного излучения в атмосфере могут происходить изменения коэффициента преломления воздуха в канале пучка. При этом разница в значениях коэффициента преломления в канале пучка и вне его может быть такой, при которой устраняется расходимость пучка. Это явление называют самофокусировкой лазерного излучения. Факт самофокусировки мощного лазерного излучения в атмосфере подтверждается экспериментально.

Воздействиелазерного излучения на облака и туманы. Облучение облаков и туманов мощным направленным излучением сопровождается рядом эффектов, приводящих к изменению условий распространения. Наибольший практический интерес представляет значительное уменьшение ослабления поля за счет полного или частичного испарения капель воды под действием мощного излучения. Просветление облаков и туманов сильнее всего проявляется на длинах волн, которым соответствуют максимальные значения коэффициента поглощения воды. Наиболее перспективен для этих целей интервал длин волн 10. 25 мкм.

Основными преимуществами указанных систем беспроводных оптических каналов связи являются:

– надежная и качественная связь в любую погоду;

– высокие скоростные возможности;

– быстрая установка аппаратуры;

– хорошие показатели по электромагнитной совместимости;

– защищенность от несанкционированного доступа;

– невосприимчивость к помехам радиодиапазона и электромагнитному шуму;

– отсутствие необходимости получения разрешения на использование частоты.

Выбор оптимальной модели БОКС производится по специальным номограммам с учетом МДС.

Следует отметить, что данные модели находят широкое применение в России, Израиле и ряде других стран, например, в системах сотовой связи.

В условиях Центрально азиатского региона, из 365 дней в году 300 дней солнечных и время выпадения осадков весьма незначительно, поэтому можно обеспечить практически бесперебойную связь с помощью беспроводных оптических средств (рисунок 170).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник