Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2015 номер 4

Представлены результаты расчетов полуширин линий молекул метилцианида в случае самоуширения и уширения азотом. Вычисления выполнены при комнатной температуре (Т = 296 К) для ~ 1 400 линий, вращательные квантовые числа варьируются в пределах: J от 0 до 70 и K от 0 до 10. Для каждой линии рассчитаны температурные показатели, рассмотрена температурная зависимость для условий атмосфер Земли и Титана. Вычисления проводились с использованием полуэмпирического метода, являющегося модификацией ударной теории уширения линий, основанной на привлечении экспериментальных значений параметров контура линий. Полученные величины находятся в хорошем согласии с измеренными данными.

Измерено поглощение излучения углекислым газом в областях 7 000 и 8 000 см^–1, проведен расчет коэффициентов поглощения с применением асимптотической теории крыльев линий с определением параметров контура из подгонки к экспериментальным данным. Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментом. Согласно теории крыльев линий поглощение в крыльях полос обусловлено крыльями сильных линий близлежащей полосы. В рамках этих представлений экспериментальные и расчетные данные о коэффициенте поглощения СО₂ в крыльях полос в областях 7 000 и 8 000 см^–1 могут быть источником сведений о форме контура спектральных линий при смещенных частотах, отвечающих нескольким десяткам полуширин. Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, что параметры контуров в крыльях полос, отвечающих переходам с одним и тем же начальным состоянием, оказываются близкими. Определены отклонения от лоренцевского контура для ряда полос СО₂–спектра. Они оказываются различны для крыльев разных полос.

Представлены результаты теоретического рассмотрения поведения степени когерентности вихревого бесселева оптического пучка, распространяющегося в турбулентной случайно-неоднородной среде. Изучается влияние оптического вихря на степень когерентности бесселева пучка в случайно-неоднородной среде. Анализ задачи основывается на решении уравнения для функции взаимной когерентности второго порядка поля оптического пучка. На базе этого решения исследуется поведение модуля функции взаимной когерентности второго порядка (степени когерентности) поля вихревого бесселева пучка. Показано, что при низких уровнях флуктуаций в турбулентной атмосфере в центральной части двумерного поля степени когерентности вихревых бесселевых пучков формируется кольцевая дислокация, число колец в которой равно величине топологического заряда оптического пучка. Детально изучается структура кольцевой дислокации степени когерентности вихревых бесселевых оптических пучков в турбулентной атмосфере. Для этой цели вводятся две характеристики кольцевой дислокации: ее пространственная координата и ширина кольца. Рассматривается влияние параметров оптического пучка (поперечного волнового числа и топологического заряда) и атмосферной турбулентности (радиуса когерентности плоской оптической волны) на эти характеристики кольцевой дислокации степени когерентности вихревого бесселева оптического пучка.

Рассматриваются результаты анализа структурной характеристики показателя преломления оптических волн C_n² в приземном слое атмосферы, вычисляемой по структурной характеристике температуры воздуха C_T². Приводятся результаты сопоставления оценок C_n² на основе оптического дифференциального измерителя турбулентности и ультразвуковых анемометров-термометров. Отмечается систематическое различие этих оценок при высокой степени корреляции. Получен и проанализирован средний суточный ход C_n² в различные сезоны года на территориях с естественным ландшафтом и на урбанизированной территории.

Представлены результаты численного моделирования ближнего поля рассеяния световой волны (область «фотонной (нано)струи» — ФС) на диэлектрических непоглощающих радиально симметричных частицах микронных размеров. Показано, что кварцевые микрочастицы различной пространственной формы и ориентации формируют ФС с различными размерными и амплитудными характеристиками. Фотонные струи от полусфер обладают высокой протяженностью, но относительно невысокой интенсивностью. Использование конических частиц может дать существенное увеличение протяженности ФС до величин порядка двух десятков длин волн падающего излучения.

Представлен алгоритм трассировки пучков, позволяющий получить решение задачи рассеяния света на атмосферных ледяных кристаллических частицах в приближении геометрической оптики. Подробно рассматривается построение матриц Джонса и Мюллера, положенное в основу алгоритма. Уделяется особое внимание интерфейсу программной реализации алгоритма, что облегчает его внедрение в сторонний проект. Разработанный алгоритм находится в свободном доступе с открытым исходным кодом.

Рассматривается сравнение алгоритма трассировки пучков, позволяющего получить решение задачи рассеяния света на атмосферных ледяных кристаллических частицах в приближении геометрической оптики, с алгоритмами трассировки лучей российских и зарубежных авторов. Показано хорошее согласие результатов. Разработанный алгоритм находится в свободном доступе с открытым исходным кодом.

Представлена оптическая модель атмосферы Земли для интегральных характеристик интенсивного лазерного излучения в ближнем и среднем ИК-диапазонах длин волн при его распространении на наклонных высотных трассах. Отличительной особенностью модели является комплексный учет линейных и нелинейно-оптических эффектов в атмосфере.

Представлены результаты измерений энергетического ослабления терагерцового излучения лазера на свободных электронах модельной воздушно-аэрозольной средой. Исследованы спектральная и концентрационная зависимости ослабления излучения. Показано, что для реализованных условий эксперимента ослабление обусловлено аэрозольными частицами.

Исследованы спектральные и амплитудно–временные характеристики излучения из различных областей разряда, инициируемого пучком убегающих электронов, имеющих форму струй. Разряд формировался в импульсно-периодическом режиме. Показано, что цвет части ярких струй, наблюдаемых при лабораторных разрядах, определяется излучением паров металлов электродов. Установлено, что мини–струи голубого цвета у электрода с малым радиусом кривизны появляются при изготовлении электродов из нержавеющей стали и алюминия и обусловлены излучением атомарных переходов этих металлов. Мини-струи зеленого цвета наблюдаются при изготовлении электродов из меди и их излучение определяется атомарными переходами CuI в основном на длинах волн 521,8 и 522 нм. Подтверждено, что струи различного цвета возникают при образовании на электродах ярких пятен, а также при контрагировании разряда.

Для измерения энергии фемтосекундных лазерных импульсов (248; 744 и 800 · 10^–9 м) апробирован оптико-акустический приемник с черным телом (в качестве поглощающего элемента) и конденсаторным микрофоном (в качестве преобразователя), помещенными внутри замкнутого объема с газом. Прибор позволяет измерять энергию УФ, ИК лазерных импульсов в широком динамическом диапазоне (более 80 дБ с микрофоном МК 221). Частота следования импульсов — до 15 Гц, длительность импульсов — от 20 · 10^–15 с до 100 · 10^–9 с, пороговая чувствительность — 10 · 10^–9 Дж. Высокая чувствительность приемника обеспечивает надежные измерения энергии тераваттных фемтосекундных лазерных импульсов в основном канале по поглощению излучения, проходящего за поворотное зеркало с коэффициентом отражения, близким к 100%.

Для ацетона, этилацетата, изопрена определены сечения комбинационного рассеяния в газовой фазе. Изучена возможность дистанционной многоволновой диагностики данных газов. Для обработки результатов эксперимента использован метод главных компонент.

Предложена схема и выполнено численное моделирование работы оптико-акустического газоанализатора с тепловым источником и интерференционным фильтром первого порядка изотопического отношения углерода. Для реализации предлагаемого подхода проведен выбор оптимального спектрального диапазона для работы газоанализатора. В выбранном диапазоне длин волн проанализированы спектральные характеристики атмосферы, а также газы, наличие которых в составе исследуемых проб может оказывать влияние на результат измерения. Разрабатываемый газоанализатор позволяет определять изотопическое отношение углерода ¹³С/¹²С в CO₂ исследуемых пробах с погрешностью около 0,5‰ и может быть использован для определения содержания молекул таких газов, как SO₂, CO, NH₃, линии поглощения которых попадают в выбранный спектральный диапазон.