Глава первая. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

1.1. Спектр электромагнитных колебаний

Электромагнитные волны распространяются с одинаковой и постоянной (в пустоте) скоростью с и характеризуются частотой колебаний и длиной волны X:

Весь комплекс электромагнитных волн, существующих в природе, образует спектр электромагнитных колебаний, представленный на рис. 1.1.

В спектре электромагнитных колебаний различают следующие основные участки:

— гамма-излучение;

— рентгеновское излучение;

— оптическое излучение;

— радиоизлучение.

Эти участки электромагнитного спектра сильно отличаются по способам генерации излучения и характеру взаимодействия с веществом.

Низкочастотные излучения генерируются и принимаются с помощью классических электронных схем (лампы и другие дискретные элементы), образующих резонансную систему (колебательный контур). С уменьшением длин волн размеры резонансной системы уменьшаются так, что в области миллиметровых длин волн электромагнитные колебания можно поддерживать лишь с помощью объемных резонаторов и волноводов. Инфракрасное излучение генерируется при колебательных и вращательных движениях молекул и атомов. Видимое и ультрафиолетовое излучение возникают вследствие переходов во внешних электронных оболочках атомов и молекул, а рентгеновское — в результате электронных переходов во внутренних оболочках атомов или при торможении быстрых электронов. Гамма-излучение имеет ядерную природу.

По мере уменьшения длины волны резко изменяется характер излучения. В случае низкочастотных колебаний и колебаний радиодиапазона отчетливо проявляется волновой характер излучений, рентгеновские и гамма-излучення имеют корпускулярный характер. В оптическом диапазоне (рис. 1.2) излучение характеризуется как волновыми, так и корпускулярными свойствами.

Оптический диапазон простирается от условной границы инфракрасного спекттра при длине волны ом то условной границы ультрафиолетового при см. Ввиду столь большой протяженности спектра, на каждом участке его используются свои единицы для измерения длины волны. Обычно в оптическом диапазоне применяют следующие единицы: микрометр , нанометр и ангстрем .

(кликните для просмотра скана)

Рис. 1.2. (см. скан) Оптический диапазон спектра электромагнитных колебаний и применяемые материалы инспекционный ПКГ.

Поскольку длина волны и частота колебания связаны соотношением (1.1), то для характеристики излучения помимо единиц длины используют частотные единицы, которые выражаются в

Таблица 1.1 (см. скан) Соотношения различных единиц измерения излучения

герцах. Частота колебаний для оптического диапазона очень велика (1 мкм соответствует 3-1014 Гц).

Кроме длины волны часто используют обратную ей величину, называемую волновым числом

Оно выражает число воли, укладывающихся на единице длины, и имеет размерность «см».

По формуле Планка энергия фотона пропорциональна его частоте

Поэтому излучение можно характеризовать также и энергией фотона, которая обычно выражается в эргах или электрон-вольтах (см. табл. Ы).