Техника - молодёжи 2006-09, страница 9
Ни IИ >11.i It СИГТ аа А В. я я f - CL 5900 К Поверхность Со.ища / ЗМ К \ Комнатам icuiicniiTpi 0.4 0,6 1.0 2 4 6 10 Длина волны, мкм Рис.1. Излучение чёрного тела состоялся, надо сперва орбиту электрона поднять — добавить ему энергии, например, как следует нагрев тело. При комнатной же температуре (300 К) никакие переводы электронов на высокие орбиты не происходят и никакого линейчатого спектра нет, а излучение налицо. В чём здесь дело? Атомы взаимодействуют электронными оболочками, и ускорение атома при тепловых колебаниях сопровождается смещением электронного «каркаса» относительно массивного ядра. Приведённые центры положительного и отрицательного зарядов расходятся — возникает электрический диполь. Он и служит излучателем. Работают эти излучатели до тех пор, пока имеются тепловые колебания, т.е. пока температура выше абсолютного нуля. Словом, с шумами в ИК-диапазо-не хорошо, и при нагреве тела до комфортной температуры около него можно даже погреться, но для локации и связи хотелось бы получить когерентный или хотя бы мо- 20 40 60 I00 нохроматичныи источник, а с этим гораздо хуже. Так, терагерцовый генератор на биениях, использует лазеры, по крайней мере, один из которых должен быть перестраиваемым. К сожалению, его мощность, как и параметрического генератора света, ничтожна (несколько ыкВт). Придумано и более серьёзное устройство с использованием линейного ускорителя — выдает до 20 Вт. Жаль, в карман не положишь. Мало надежд и на традиционную радиотехнику: из компонент привычной конфигурации не получается генератор столь чудовищной частоты (заметим, приставка тера— 1012 произведена от греческого terns — чудовище). Не легче с терагерцовым приемником. Пока объектом изучения был видимый и ближний инфракрасный свет, исследователям хватало собственных глаз и термометра, но в беспросветном мраке по обе стороны видимой области с таким инструментарием делать нечего. Визуализировать ультрафиолет помогли фотоэмиссионные материалы, а для инфракрасных рецепторов не нашлось ничего лучше фотосопротивлений, термопар, болометров. В ход пошло всё, что хоть как-то реагирует на изменения температуры. Однако достаточно взгляда на кривую спектральной яркости при 300 К (см. рис.1), чтобы впасть в отчаяние: её максимум приходится на сердцевину терагер-цового диапазона. Здесь тепловые шумы самого рецептора очень велики, и ловить с его помощью инфракрасный сигнал от объекта всё равно, что прислушиваться к сверчку на дискотеке. Уровень тепловых шумов понижают, охлаждая приемный тракт сухим льдом или жидким азотом, и одного этого достаточно, чтобы заключить: мишень из микроболометров и прочего — временная мера, паллиатив настоящему селективному приёмнику, до появления которого о взаимности «излуча-тель-приемник», не стоит вспоминать. Вдобавок ко всему обнаружилось, что прозрачность стекол и даже атмосферы (рис.2) сильно зависит от длины волны — похоже, именно последнее обстоятельство подвигло технологов на создание оптического волокна прозрачнее воздуха! Любопытная деталь: на максимуме кривой чувствительности зрения (рис.2) глаз различает цветовые тона, разнящиеся на 1 ны. Выходит, в жёлто-голубом интервале мы «на глазок» ловим миллионную долю миллиметра! Аналогичная кривая ночного зрения, когда глаз не различает цветов, на -50 ны смещена к синему и в 10000 раз выше. Изобразить ее в том же масштабе трудновато (высота полкилометра!), но попробуем понять, откуда взялась такая сумасшедшая цифра? Прежде всего, ночью работает 125 млн палочек против 6 млн цветных колбочек дневного зрения. К тому же широкополосные ночные рецепторы реагируют на всю радугу, а например, «синяя» колбочка не видит падающий на неё красный свет. И наконец, палочки запараллелены в группы, которые, после темновой адаптации, объединяются в рецептивные поля, образуя систему, вполне способную поднять коэффициент усиления на искомые четыре порядка. Спектральная чувствительность дневного зрення £ к», £ Прозрачность оконного стекла по уровню 50% Частота, Гц Энергия, эВ Г ill А Л 111 шжш II ш Ui аёШ Ш ■ mil iU Bi й ■Hi я ' . < ; j ■ 01 10 30 510' 210 м 10' 510 и 210 i) _L _L 0,5 0,3 0,1 Рис.2. Окна прозрачности и прозрачность окон |
