easy bootstrap website creator software download

Основы корреляционной спектроскопии: Планы ближайшей и прочитанных в текущем семестре лекций

7.09.2018 г.   Лекция 1
  1. Общий план работ по курсу

  2. Принципы классификации методов спектроскопии. Спектральные диапазоны  

  3. Разрешающая способность приборов, основанных на

  •               а) пространственном разделении волн различных частот,
  •              б) анализе временных флуктуаций сигнала.

        4. Связь корреляционной спектроскопии со спектроскопией оптического смешения. 

 

Основные понятия статистической радиофизики

        1. Представление поля в виде совокупности случайных величин

        2. Особенности усреднения:

                     - в квантовой и классической оптике

                    - эргодичность

                    - нормальное упорядочение

                    - усреднение в случае стационарного поля

21.09.2018 г.   Лекция 2

        3. Аналитический сигнал

  •      Квазимонохроматический сигнал: медленно меняющаяся амплитуда, несущая частота, фаза

  •      Проблемы характеризации непериодических сигналов

  •      Габор: аналитическое продолжение сигнала на комплексную плоскость на основе преобразований Гильберта

  •      Аналитический сигнал в статистической и квантовой оптике

  •      Комплексный сигнал и его отличие от аналитического сигнала

  •      Аналитический сигнал в случае квазимонохроматического излучения

        4.Глауберовские корреляционные функции

        5. Примеры характеристик случайного поля: 

                    - интенсивность

                    - моменты интенсивности

                    - функция взаимной когерентности

                    - взаимная спектральная плотность

                    - автокорреляционная функция

                    - спектральная плотность

        6. Варианты статистики случайных полей

  • Тепловое поле с гауссовой статистикой
  • Излучение стабилизированного одномодового лазера

       

28.09.2018 г.   Лекция 3

Корреляционные функции первого порядка и приборы на их основе

 

        1. Корреляционные функции первого порядка

               - КФ-1 как характеристика степени когерентности излучения. Длина  продольной и радиус поперечной когерентности поля

                - Выражение кор. функций высших порядков через КФ-1 для теплового излучения

                - Измерение временной когерентности  с помощью интерферометра Майкельсона

                - Примеры времен и длин продольной когерентности различных источников 

        2.  Теоретические основы Фурье-спектроскопии

                    - Дискретный спектр напряженности поля  стационарного излучения и его свойства

                  - Теорема Винера-Хинчина. Спектральная плотность мощности излучения

05.10.2018 г.   Лекция 4

                  -  Примеры автокорреляционных функций и соответствующих им спектров мощности

    3.   Особенности экспериментальной Фурье-спектроскопии

                    - Аппаратная функция Фурье-спектрометра

                  - Аподизация

                  - Пределы увеличения разрешающей способности

                  -  Светоделитель

                   - Требования к зеркалам

                    - Система измерения разности хода  

                    - Определение нулевой разности хода

12.10.2018 г.   Лекция 5

                    - Преимущества Фурье-спектроскопии. Энергетические выигрыши Жакино и Фелжетта. 

                    - Области применения. Проблемы в коротковолновом диапазоне

    4.  Таблица сравнения различных видов спектрометров           

    5.  Интерферометр Юнга 

                    - схема интерферометра

                   - радиус поперечной когерентности теплового излучения

                   - измерение угловых размеров звезд

 

19.10.2018 г.   Лекция 6 

     6. Фактор вырождения

               - Объем когерентности Vког

               - Фактор вырождения

                 - Выражение спектральной яркости излучения в единицах фотонов на моду

               - Число фотонов в моде и в объеме когерентности

      7. Теорема Ван Циттерта – Цернике

      8. О статистике одномодовых и многомодовых полей

                - Одномодовый характер поля в пределах Vког . Относительные флуктуации интенсивности в одномодовом тепловом излучении.

                 - Статистика многомодового поля в пределах объемов V>>Vког Относительные флуктуации интенсивности многомодового излучения.

                    - Объем Vдет и число мод детектирования

26.10.2018 г.   Лекция 7 

         Детектирование

 

1. История развития техники фотодетектирования.  

2. Основное отличие оптических детекторов от детекторов радиодиапазона. Эффективная температура и граница 70 см-1 .  

3. Статистика фотоотсчетов «точечного» детектора

             - Измерение статистики фотоосчетов ФЭУ; счетный и аналоговый режим детектирования

             - «Точечный» детектор и одномодовый характер детектирования

29.10.2018 г.   Лекция 8 

             - Скорость счета фотонов в зависимости от интенсивности излучения,  квантовой эффективности ФЭУ и объема детектирования

             -  Пуассоновское распределение числа фотоотсчетов при фиксированной  интенсивности излучения

             - Полуклассическая формула Манделя

             - Связь функции распределения фотоотсчетов P(m) и  моментов интенсивности  излучения

            - Связь моментов фотоотсчетов и моментов интенсивности излучения

            - Факториальные моменты и производящая функция

            -  Связь дисперсии фотоотсчетов и интенсивности излучения; группировка фотоотсчетов благодаря вкладу флуктуаций классических полей

 4. Статистика фотоотсчетов многомодового детектора

            -  Формула Манделя

           - Относительные флуктуации числа фотоотсчетов при детектировании  различных типов полей:

                    когерентного излучения,

                    одномодового теплового излучения,

                    многомодового теплового излучения.

             - Эксперименты Арекки, Манделя и Пайка

2.11.2018 г.   Лекция 9 

 5.  Обзор возможных причин шумов фотодетекторов. Чувствительность.

 6. Характеристики "идеального" фотодетектора

            - мощность сигнала

            - мощность шума

            - отношение сигнал/шум

            - спектр флуктуаций фототока

            - частотная  полоса и время детектирования, спектральная плотность шума

            - ампер-ваттная чувствительность

            - эквивалентная шумовая мощность, NEP

    7. Signal-noise-limited  режим "идеального" фотодетектора

             - отношение сигнал/шум

             - зависимость мощности минимально обнаружимого оптического излучения от ширины полосы детектирования

9.11.2018 г.   Лекция 10

   8. Background-noise-limited  режим          

             - отношение сигнал/шум при подсветке мощным фоновым излучением 

            - эквивалентная шумовая мощность при подсветке мощным фоновым излучением 

            - эквивалентная шумовая мощность при наличии собственных шумов детектора 

            - детектирующая способность, NEP

            - приведенная детектирующая способность

 

Корреляционные функции второго порядка и приборы на их основе

 

        1. Примеры корреляционных функций второго порядка.

        2. Формула Зигерта для теплового поля

 

16.11.2018 г.   Лекция 11

        3. Измерение пространственной когерентности второго порядка с помощью интерферометра Брауна-Твисса:

  • схема интерферометра
  • связь корреляционных моментов фототоков <i1i2> ,  фотоотсчетов <m1m2> и  интенсивностей света <I1I2> в двух каналах интерферометра при одномодовом и многомодовом детектировании
  • измерение пространственной зависимости g(2)12(r) для теплового света
  • историческая роль экспериментов Брауна-Твисса – от измерения угловых размеров звезд с улучшенным разрешением до ...
  • до квантовой оптики: измерение g(2)12(0) – ключ к определению статистики излучения
  • флуктуации интенсивности в различных каналах интерферометра Брауна-Твисса. Связь момента интенсивности входного излучения второго порядка g(2) =<I2>/<I>2 и флуктуаций интенсивности света  в выходных каналах
  • cвязь дисперсий интенсивности на входе и выходе 
  • пример теплового излучения: g(2)12=2, группировка фотонов и корреляция флуктуаций интенсивностей в выходных каналах интерферометра
  • пример когерентного излучения: g(2)12=1, отсутствие группировки фотонов и отсутствие корреляции флуктуаций интенсивностей в выходных каналах интерферометра
  • переход на квантовый язык в случаях теплового и когерентного излучения: те же результаты
  • пример неклассического света – излучение с заданным числом фотонов N
  • входной свет с произвольной статистикой в общем случае: g(2)12=<:N2:>/<N>2
23.11.2018 г.   Лекция 12

  4. Корреляционная спектроскопия на основе измерения функции временной когерентности второго порядка.

            4.1 Временная корреляционная функция фототока и ее связь с временной корреляционной функцией излучения второго порядка . 

            4.2 Случай хаотического излучения: Связь временной корреляционной функции фототока и временной корреляционной функцией света первого порядка.

            4.3 Спектр мощности фототока и его связь с временной корреляционной функцией 

            4.4 Примеры спектров света и соответствующих спектров фототока

  5. Спектроскопия оптических "самобиений"

            5.1 Измерение спектральных характеристик хаотического излучения по автокорреляционной функции фототока.

            5.2 Схема спектрометра квадратичного детектирования

            5.3 Преимущества и недостатки по сравнению с Фурье-спектрометром

30.11.2018 г. Лекция 13

            5.4  История возникновения методов спектроскопии оптического смешения. Гетеро- и гомодинирование в радиофизике

            5.5 Связь спектра мощности фототока и спектра хаотического света при применении метода оптических самобиений 

    6.  Спектроскопия оптического смешения - оптическое гомо- и гетеродинирование

            6.1 Корреляционная функция света второго порядка при наличии мощной когерентной составляющей излучения. Связь с корреляционной функцией первого порядка слабого сигнала.

7.12.2018 г. Лекция 14

            6.2 Связь автокорреляционной функции фототока с корреляционной функцией первого порядка светового сигнала

            6.3 Принципы построения экспериментальных установок

    7. Примеры применения спектроскопии оптического смешения

            7.1 Измерение размеров частиц в растворах методом динамического светорассеяния