Линейное взаимодействие волн. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Линейное взаимодействие волн - явление перераспределения волнового движения между различными нормальными волнами, происходящее в результате изменения свойств среды в пространстве и(или) во времени под действием внеш. факторов. Это явление наз. также линейной трансформацией волн. Оно не связано с нарушением принципа суперпозиции волновых полей, в отличие от нелинейного взаимодействия волн, при к-ром пространственно-временное изменение свойств среды обусловлено самими взаимодействующими волнами.

Понятие "Линейное взаимодействие волн" удобно рассмотреть на примере линейного взаимодействия колебаний. Напр., для системы связанных осцилляторов

с изменяющимися на нек-ром интервале времени

коэф. связи

и частотами

явление линейного взаимодействия 2М мод с собств. частотами

заключается в том, что амплитуды их колебаний, взаимно независимых при

при

становятся взаимно зависимыми. Взаимная трансформация мод существенна, если характерное время изменения параметров системы меньше или порядка периода биений

между к--л. двумя модами l и т. Если функции

достаточно гладкие, то моды остаются независимыми; изменение их амплитуд (в отсутствие диссипации энергии мод W_l) происходит в соответствии с законом сохранения адиабатических инвариантов I_i= Поэтому говорят также о неадиа-батич. переходе между модами (см. также Пересечение уровней). Линейное взаимодействие колебаний возникает при столкновении молекул, в связанных радиотехн. контурах, СВЧ- или акустич. резонаторах и др. нестационарных колебат. системах.

Аналогично, если свойства стационарной сплошной среды или волновода меняются вдоль направления распространения волн (ось z), то возникает линейное взаимодействие монохроматич. нормальных волн с показателями преломления n_l

z) (и одинаковой частотой

Исходная система ур-ний для вектора е, образованного TV комплексными компонентами рассматриваемого волнового поля, имеет вид

-iTe. Здесь опущен множитель ехр штрих обозначает дифференцирование по безразмерной координате

k₀z, где k₀=

c=const - характерная фазовая скорость волн. В каждой точке

с помощью ур-ния

= н;// определяют полную систему собств. векторов е/ и их собств. значения n_l, l=1, . . ., N;

Здесь

- означает комплексное сопряжение, а вид множителей Ф_l

определён условием

=0;

- взаимная к

система векторов.

В приближении геом. оптики a_lm=0 и

с постоянными f_l₀ (см. Геометрической оптики метод). Л. в. в. отвечает нарушению этого приближения, возникающему вследствие неоднородности собств. векторов поляризации волн

вдоль направления распространения, когда

а значения f_lо нельзя считать постоянными, ь прозрачной среде при

Л. в. в. характеризуется перераспределением их потоков энергии, равных

Возможна взаимная трансформация как встречных волн (прямой и отражённой), так и попутных волн (распространяющихся в одном направлении). Как и в случае нестационарных связанных колебаний, Л. в. в. несущественно, если характерный масштаб изменения функций

велик по сравнению с пространственным периодом биений волн

\n_l-n_m\. Поэтому в плавно неоднородной среде Л. в. в. происходит только в области сближения показателей преломления n_l и п_т(для попутных волн) либо в области малых значений показателей преломления (для встречных волн). В слабо неоднородной среде эффективное Л. в. в. возможно при наличии периодич. модуляции её свойств вдоль направления распространения. Оно возникает вследствие пространственного параметрического резонанса к--л. двух волн при условии, что период модуляции примерно кратен периоду биений между ними. Это отвечает Брэгга - Вулъфа условию в случае трансформации двух встречных волн одного типа, когда п_т= -n_i.

Линейное взаимодействие волн определяет спектр и поляризацию отраженного и проходящего излучения. Поэтому измерение параметров излучения позволяет судить о локальной неоднородности среды в области Л. в. в., а изменение неоднородности позволяет управлять свойствами излучения. Эти возможности используют, напр., в физике плазмы (лабораторной и космической), физике лазеров, акустоэлектронике и акустооптике, оптике жидких кристаллов, магнитооптике, волоконной оптике, в волноводах и др. линиях передачи.

При распространении через неоднородный слой нестационарной среды возможно линейное взаимодействие волн на разных частотах. В частном случае слабого периодич. возмущения свойств среды наиб. благоприятные условия линейного взаимодействия волн отвечают параметрич. взаимодействию тех волн, для к-рых невозмущённые частоты

₂ и волновые векторы k_{1, 2} связаны с частотой

и волновым вектором k₃ возмущений в слое условиями волнового синхронизма:

k₁bk₂=bk₃. Если дисперсия волн отсутствует, то линейное взаимодействие волн в пространстве сводится к линейному взаимодействию колебаний (в системе отсчёта, движущейся вместе с неоднородностями среды).

Литература по линейному взаимодействию волн

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.