Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 143. МАЗЕРЫМазерами называются генераторы-усилители электромагнитного излучения СВЧ диапазона. Первым мазером был так называемый пароструйный мазер на молекулах аммиака (рис. XXIV.3). Для создания активной среды в аммиачном мазере применяется метод сортировки, а генерация (усиление) излучения происходит на переходе между двумя возможными состояниями молекулы с соответствующей частотой 23,87 ГГц Для выделения молекул с большей энергией (создания активной среды) можно использовать неоднородное электрическое поле, поскольку на молекулу с дипольным моментом
Рис. XXIV.3. Схема аммиачного мазера (а) и конфигурация электрического поля в сепараторе (б). 1 — объем с жидким аммиаком; 2 — нагреваемый объем с парообразным аммиаком; 3 — коллиматор; 4 — сепаратор; 5 — резонатор. состоянии находится молекула (знак перед коэффициентом а). Для разделения состояний служит квадрупольный конденсатор (см. рис. Задача 1. Описать движение цилиндрического потока молекул аммиака, поступающего в квадрупольный электрический конденсатор. Вводя систему координат, как показано на рис. XXIV.3, б, найдем поле вблизи оси конденсатора:
где V — разность потенциалов между полюсами конденсатора; 2а — расстояние между ними. Движение диполя массы М в таком поле описывается уравнением
Решение этого уравнения (в пренебрежении начальными поперечными скоростями частиц) есть
где Таблица 3. (см. скан) Генератора стандартных частот Отметим, что в методе сортировки параметры накачки (см. (141.13) и текст выше) равны: Другим примером является водородный мазер. Принцип его действия и устройство аналогичны, а основное отличие связано с тем, что атомы водорода в возбужденном состоянии имеют магнитный, а не электрический дипольный момент. Поэтому в водородном мазере используется квадрупольный магнитный сепаратор (см. § 57). Атомарный пучок водорода получают, расщепляя молекулы в электрическом разряде. Ширина линии генерации типичного водородного мазера примерно 1 Гц, а частота генерации мазера 1,4204057 Наша промышленность выпускает два типа таких генераторов, параметры которых приведены в табл. 3. Назовем еще один молекулярный генератор, с 1977 г. применяемый в службе времени СССР в качестве стандарта частоты — цезиевый мазер (частота рабочего перехода Стандарты частоты необходимы для различных измерений, требующих прецизионного отсчета времени. Один такой пример — синхронизация записи сигналов в радиоинтерферометрах — мы уже приводили в § 130. Другим примером являются эксперименты по проверке специальной теории относительности, ставшие доступными при скоростях современных самолетов и ракет благодаря молекулярным генераторам (задача 2). Задача 2. Два самолета облетают с одинаковой скоростью
где Другим распространенным типом мазеров являются твердотельные. В них в качестве активной среды применяется диэлектрик с примесью парамагнитных ионов (например, Твердотельные мазеры получили наиболее широкое применение в качестве усилителей в антенных приемниках СВЧ-диапазона. Обычно они устанавливаются в фокусе антенного зеркала, а усиленный сигнал передается по волноводу или коаксиальному кабелю в регистрирующее устройство. Такие усилители — обязательный элемент для устройств дальней (особенно космической) связи, радиоинтерферометров, радиолокаторов с большой дальностью действия и высоким пространственно-временным разрешением.
|
1 |
Оглавление
|