Синхронизм. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Синхронизм (от греч. synchronismos - одновременность) - условие эфф. обмена энергией при взаимодействии волн, заключающееся в сохранении определённых фазовых соотношений между волнами на протяжении всей области взаимодействия.

В условиях С. интенсивности взаимодействующих волн меняются в первом приближении пропорционально квадрату длины области взаимодействия z²(рис.).

При нарушении С. интенсивности волн осциллируют вдоль оси z с пространственным периодом

, достигая макс. изменения на длине

, называемой длиной когерентного взаимодействия. Макс. изменение интенсивностей волн пропорционально

и при сильном нарушении С. очень мало. Термин «С.» получил широкое распространение при описании взаимодействия эл--магн. волн. Для плоских эл--магн. волн частоты w, распространяющихся в нелинейной среде вдоль оси z, в приближении медленно меняющихся амплитуд интенсивность волны (см. Нелинейная оптика)где k, k_P - волновые векторы собственной эл--магн. волны и волны нелинейной поляризации, sin c(x)= sin x/x. При этом

. Поскольку k = w/v_ф и

, где v_ф, v_фP - фазовые скорости эл--магн. волны и волны нелинейной поляризации соответственно, то условие С. можно записать как v_ф = v_фP. Т. о., условие С. заключается в равенстве фазовых скоростей собственной эл--магн. волны и волны нелинейной поляризации среды на частоте w.

Волна нелинейной поляризации на частоте и возникает, напр., при распространении в среде эл--магн. волн с частотами w₁ и w₂, причём

, и волновыми векторами k₁ и k₂. Условие С. в этом случае принимает вид k₁ + k₂ = k или, в общем случае, k₁ + k₂ = k. Этот процесс наз. генерацией суммарной частоты, частным случаем к-рого является генерация второй гармоники (при w₁ = w₂). Условие С. можно трактовать как сохранение суммасного импульса взаимодействующих волн:

. При нарушении условия С. импульс волн частично передаётся среде, в к-рой они распространяются.

В СВЧ-приборах, напр. лампе бегущей волны (ЛБВ), вместо волны поляризации следует рассматривать волну конвекционных токов, фазовая скорость к-рой совпадает со скоростью потока электронов. В этом случав условие С. заключается в совпадении фазовой скорости эл--магн. волны со скоростью электронного потока. Это рассмотрение соответствует приближению, не учитывающему обратного влияния эл--магн. волны на поток электронов (в нелинейной оптике подобный подход наз. приближением заданного поля). При учёте этого влияния наиб. усиление эл--магн. волны в ЛБВ достигается при нек-ром превышении начальной скорости электронов над фазовой скоростью эл--магн. волны.

При акустооптич. взаимодействиях (см. Акустооптика. Дифракция света на ультразвуке)условие С.:

, где

- волновые векторы падающей, дифрагированной (рассеянной) и акустич. волн соответственно, называют Брэгга - Вулъфа условием.

Для выполнения условия С. в общем случае приходится принимать спец. меры, напр. использовать замедляющие системы в СВЧ-приборах, или двулучепреломляющие кристаллы в нелинейной оптике, подбирать частоту акустич. волны в акустооптич. устройствах.

Спектральная ширина С. определяется как ширина частотного интервала

, в пределах к-рого фазовое рассогласование взаимодействующих волн в области взаимодействия не превышает

где l - длина области взаимодействия. Поскольку

где v_гр - групповая скорость ,то спектральная ширина С. велика в случае равенства групповых скоростей взаимодействующих волн. Это условие т. н. группового синхронизма (в отличие от группового С., условие k_p = k называют фазовым или волновым С.). При выполнении условия группового С. ограниченные в пространстве волновые пакеты распространяются с одинаковой групповой скоростью и их эффективное взаимодействие происходит на большой длине даже при малой длине волновых пакетов (т. е. при широком спектре). Так, в ЛБВ с однородной замедляющей системой дисперсия эл--магн. волн очень мала и групповые скорости взаимодействующих волн практически совпадают, что обусловливает широкую полосу усиления ЛБВ (октава и выше). В лампе обратной волны (ЛОВ), напротив, групповая скорость эл--магн. волны и скорость потока электронов противоположны, поэтому усилители на ЛОВ не могут быть широкополосными и ЛОВ часто используется как узкополосный перестраиваемый регенеративный усилитель.

В нелинейной оптике из-за сильной дисперсии групповой скорости С. наблюдается только в отд. случаях. В акустике, напротив, из-за малой дисперсии условия фазового и группового С. выполняются одновременно для большого числа спектральных компонент, что приводит к накоплению нелинейных эффектов на больших длинах и образованию ударных волн.

При взаимодействии волновых пучков, ограниченных в поперечном сечении, условие группового С. принимает более общий вид, а именно - как равенство векторов групповых скоростей взаимодействующих волн. При отличии направления векторов групповых скоростей ограниченные в пространстве волновые пучки испытывают боковой снос относительно друг друга.

что приводит к уменьшению области эфф. взаимодействия. Это явление обычно характеризуется угл. шириной С.- расходимостью взаимодействия, в пределах к-рой фазовое рассогласование не превышает

. В нелинейной оптике боковой снос взаимодействующих пучков наз. апертурным эффектом и обусловлен отличием направления векторов фазовой и групповой скоростей для необыкновенных волн в анизотропных кристаллах (см. Оптическая анизотропия), Апертурный эффект полностью отсутствует при т. н. 90-градусном С., когда все взаимодействующие пучки распространяются перпендикулярно оптич. оси. При 90-градусном С. угл. ширина С. резко возрастает и ограничена дифракц. расплыванием пучков, так же как спектральная ширина С. при групповом С. ограничена дисперсионным расплыванием волновых пакетов.

Литература по синхронизму

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.