Составители:
Рубрика:
Лазерный доплеровский анемометр
86
Для детектирования столь малой разности частот применяют метод сме-
шения излучения на квадратичном фотодетекторе. Свет может быть представ-
лен, как распространяющиеся в пространстве колебания электрического и маг-
нитного поля, то есть электромагнитная волны. Эта волна переносит энергию.
Интенсивностью света называют количество энергии, переносимой световой
волной за единичный интервал времени через единицу
площади поверхности,
перпендикулярной направлению ее распространения. Интенсивность световой
волны прямо пропорциональна квадрату амплитуды колебаний электрического
поля. Большинство приемников оптического излучения, в том числе глаз чело-
века, фотографическая пленка, различные фотоэлектрические детекторы, реги-
стрируют именно интенсивность падающего на них света, усредняя ее по неко-
торому интервалу времени, значительно превышающему период колебаний
электрического поля. Поскольку выходной сигнал таких приемников будет
пропорционален квадрату амплитуды колебаний электрического поля световой
волны, их называют квадратичными фотодетекторами.
Пусть в одну точку такого детектора приходят две монохроматических
световых волны, с частотами
f
1
и
f
2
, которые различаются на небольшую вели-
чину. Электрические поля
E
1
и
E
2
этих волн изменяются во времени по гармо-
ническому закону и определяются соотношениями:
)2cos(
111
tfAE
π
=
;
)2cos(
222
δ
π
+
=
tfAE
, (16)
где
A
1
и
A
2
амплитуды колебаний первой и второй волн, соответственно,
δ
-
некоторая начальная разность фаз колебаний,
t –
время. Регистрируемые фото-
детектором интенсивности каждой из этих волн по отдельности составляют:
2
11
AI =
,
2
22
AI =
(17)
они не зависят от времени, так как приемник усредняет колебания за интервал
времени, который намного больше периода колебаний. Однако, попадая на де-
тектор одновременно, эти волны интерферируют между собой. То есть их элек-
трические поля складываются друг с другом, а интенсивность суммарных коле-
баний, пропорциональная среднему квадрату амплитуды, определяется соот-
ношением:
])(2cos[2
122121
δπ
+−++= tffIIIII
. (18)
Таким образом, детектор будет регистрировать интенсивность, изменяющуюся
во времени с частотой, равной разности частот падающих на детектор волн. Это
возможно в случае, когда интерферирующие волны когерентны, то есть раз-
ность фаз
δ
не зависит от времени. Если падающие на детектор волны не коге-
рентны,
δ
за время усреднения многократно скачкообразно изменяется случай-
ным образом, пробегая все значения от 0 до 2
π
. При этом среднее значение ко-
синуса в третьем слагаемом формулы (18) становится равным 0. В этом случае
интерференция света не наблюдается, а детектор регистрирует интенсивность,
равную сумме интенсивностей падающих на него волн.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- …
- следующая ›
- последняя »
