Розповсюдження плоскої хвилі в неоднорідному одновимірному силовому ланцюжку: ефект прозорості

Автор(и)

  • О.І. Герасимов Доктор фізико-математичних наук, професор, академік АН ВШ України, завідувач кафедри загальної та теоретичної фізики Одеського державного екологічного університету, Одеса, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2999-9834
  • Л.М. Сідлецька Аспірант кафедри загальної та теоретичної фізики Одеського державного екологічного університету, Одеса, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1458-011X

DOI:

https://doi.org/10.32347/2411-4049.2022.1.102-110

Ключові слова:

радіаційні захисні екрани, плоска хвиля, неоднорідний ланцюжок Герца, ефект прозорості, ТГц спектроскопія неоднорідностей, декоровані хвильоводи

Анотація

Розповсюдження плоскої хвилі в одновимірному силовому ланцюжку із герцівськими контактами проаналізовано в лінійному наближенні для випадків із наявністю інкорпорованої одинарної та подвійної домішок (дефектів). Визначено алгоритм аналітичного розв’язку керуючих рівнянь та знаходження коефіцієнтів відбиття та пропускання падаючого випромінювання.
В термінах фазових зсувів встановлено частотний критерій мультирежимів генерації прозорих мод для неоднорідних ланцюжків (із подвійними домішками), аналогічних ефекту Рамзауера – Таунсенда у розсіянні електронів на атомах інертних газів. Отримані теоретичні результати узгоджуються із даними, отриманими з альтернативних джерел. Обговорюються можливості застосування террагерцівської спектроскопії пропускання випромінювання для структурної діагностики і виявлення неоднорідностей, домішок та дефектів в дискретних мікромеханічних (гранульованих) системах. Зокрема, проаналізовані попередні експериментальні дані з розсіяння террагерцівського випромінювання на зразках з гранульованих матеріалів із різними ступенями впакування, від низько- до щільновпакованих, які наочно вказують на залежність коефіцієнта пропускання від ступеня впакування та формування відповідної зонної структури спектрів. Отримані результати обговорюються також з точки зору застосувань до створення елементної бази фотонної схемотехніки у субміліметровому діапазоні із використанням декорованих домішками та структурованих низьковимірних дискретних силових ланцюжків.
Бажаному підвищенню потужності перешкоджає поріг руйнування кварцу (порядку 1 МВт/см2), тому ключовим елементом схемотехнічного дизайну є збільшення діаметра волокна із збереженням одномодового режиму генерації. Спеціально підібрана структура кільцевих шарів приводить до резонансного згасання поля в оболонці світловода, що перешкоджає витіканню енергії. Цей ефект, аналогічний бреггівському відбиттю в кристалічних ґратках, дозволяє створювати високодобротні оптичні волокна з великою площею моди.

Посилання

Nesterenko, V. F. (2001). Nonlinear impulses in particulate materials. Dynamics of Heterogeneous Materials. Springer-Verlag, NY, 1-136. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-3524-6_1.

Man, Y., Boechler, N., Theocharis, G., Kevrekidis, P. G., & Daraio, C. (2012). Defect modes in one-dimensional granular crystals. Phys. Rev. E, 85(3). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.037601.

Achilleos, V., Theocharis, G., & Skokos, Ch. (2016). Energy transport in one-dimensional disordered granular solids. Phys. Rev. E, 93(2). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.93.022903.

Zhang, Y., Hasan, M. A., Starosvetsky, Y., McFarland, D. M., & Vakakis, A. F. (2015). Nonlinear mixed solitary–shear waves and pulse equi-partition in a granular network. Physica D, 291, 45-61. https://doi.org/10.1016/j.physd.2014.10.005.

Miroshnichenko, A. E., Flach, S., & Kivshar, Yu. S. (2010). Fano resonances in nanoscale structures. Rev. Mod. Phys. 82(3). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.82.2257.

Kauppila, W. E., Stein, T. S., & Jesion, G. (1976). Direct Observation of a Ramsauer–Townsend Effect in Positron–Argon Collisions. Phys. Rev. Lett., 36(11) 580 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.36.580.

Gianturco, F. A. & Thompson, D. G. (1976). The Ramsauer – Townsend effect in methane. J. Phys. B: Atom. Molec. Phys., 9(12).

Zakeri, S. S., Lepri, S., & Wiersma, D. S. (2015). Localization in onedimensional chains with Levy-type disorder. Phys. Rev. E, 91(3). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.91.032112.

Glatter, O. & Kratky, O. (1982). Small Angle X-ray Scattering (Academic Press, Boston).

Xu, Renliang (2002). Particle Characterization: Light Scattering Methods. Kluwer Springer Netherlands, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/0-306-47124-8_6.

Brown, W. (1996). Light Scattering: Principles and development. Clarendon Press, Oxford. V 53.

Born, P., & Holldack, K. (2017). Analysis of granular packing structure by scattering of THz radiation. Reviev of Scientific Instruments, 88(5) https://doi.org/10.1063/1.4983045.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-15

Як цитувати

Герасимов, О., & Сідлецька, Л. (2022). Розповсюдження плоскої хвилі в неоднорідному одновимірному силовому ланцюжку: ефект прозорості. Екологічна безпека та природокористування, 41(1), 102–110. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2022.1.102-110

Номер

Розділ

Інформаційні ресурси та системи