магнетронному диаметру, излучение добавляет энергию к магнет ронному движению всякий раз при достижении поверхности пластины электроном проводимости.
При этих условиях каждый электрон проводимости перио дически функционирует как поверхностный электрон на обеих сторонах проводящей пластины. Действительно, в качестве по верхностного электрона, возбуждаемого электромагнитным излу чением, он может освободиться от добавочной энергии за счет вторичного излучения с обеих поверхностей пластины. Таким образом, проводящая пластина является прозрачной для энергии излучения с данной конкретной частотой, способного поддер живать спиральные траектории электронов,, которые касаются двух поверхностей пластины.
При любом магнетронном диаметре, составляющем кратное от толщины пластины, излучение также пропускается на часто тах, соответствующих времени пролета электронов. Однако чем выше частота пропускания излучения для заданной толщины пластины, тем меньшее количество энергии пропускается. На всех других частотах пластина Гантмахера препятствует прохож дению энергии излучения. Вследствие этого она обладает свой ствами полосового фильтра с очень заостренной характе ристикой.
9.27. НАСТРОЕННАЯ ПРОВОДЯЩАЯ ПРОВОЛОКА
Сопротивление проводящей проволоки изменяется, если на нее воздействовать электромагнитным излучением при таких ус ловиях, когда большая часть электронов -носителей циркулирует по магнетронным траекториям у поверхности проволоки, а цикло тронная частота этих электронов совпадает с частотой электро магнитного излучения.
Электрон, на который действует ускоряющее электрическое напряжение в кристаллической решетке, достигает некоторой установившейся скорости. Согласно теории распределений уста новившиеся скорости большинства электронов-носителей имеют приблизительно одинаковые значения.
Электроны с поперечной и осевой составляющими скорости описывают спиральные траектории около магнитных силовых линий. Такие траектории характеризуются определенными значе ниями «магнетронного радиуса» и «циклотронной частоты», которые зависят от установившейся скорости электронов и на пряженности приложенного магнитного поля (рис. 9.11).
Как указано в § 20.2 при обсуждении продольной магниторезистивности тонкой проволоки, тепловые силы обусловливают достаточную энергию в поперечном направлении, чтобы в про-
Рис. 9.11. Настроенная проводя щая проволока. Е с л и в провод нике с круглым сечением носите ли движутся по спиральной маг нетронной траектории, имеющей такой же диаметр, как и провод ник, то при воздействии на про водник излучения с циклотронной частотой его сопротивление воз растает:
• — электрон
волоке с радиусом, близким к магнетронному радиусу, под воз действием внешнего осевого магнитного поля большинство элект ронов-носителей имело тенденцию двигаться в непосредственной близости от поверхности проволоки.
В процессе отражения от металлической поверхности большая часть падающей энергии поглощается электронами-носителями вблизи поверхности, а затем повторно испускается. Поскольку поверхностные электроны в металлических телах могут функцио нировать одновременно как носители и как вторичные излуча тели энергии, возникает взаимодействие между падающей энер гией и электронами-носителями, в результате которого изменяет ся электрическое сопротивление, встречаемое электронами-но сителями.
Частота, при которой электроны-носители становятся также поверхностными электронами, определяется электрическим на пряжением, напряженностью магнитного поля и диаметром про волоки.
9.28. НАСТРАИВАЕМЫЙ МИКРОВОЛНОВЫЙ ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР
Проволочная сетка с размерами ячеек, меньшими, чем длина волны воздействующего на нее излучения, в обычных условиях задерживает электромагнитное излучение, когда ее токонесущие элементы испытывают влияние внешнего осевого магнитного поля, однако она становится прозрачной для энергии излучения с определенной частотой, способной поддерживать спиральные траектории электронов с диаметром, равным диаметру проволо-
157
Рис. 9.12. Настраиваемый микро
волновый |
полосовой |
фильтр. |
||
Для блокирования |
электромаг |
|||
нитного излучения |
на |
выходе |
||
волновода |
можно использовать |
|||
проволочную |
сетку, |
у |
которой |
|
расстояния |
|
между |
соседними |
|
проволоками |
значительно мень |
|||
ше, чем длина волны излучения. Такая блокировка устраняется, когда электрические носители в сетке движутся по спираль ным траекториям с магнетрон ным радиусом, равным радиусу проволоки, и с циклотронной частотой, равной частоте излуче ния
ки. Кфоме того, при этой частоте существенно изменяется сопротивление сетки.
В приборе, показанном на рис. 9.12, используются совместно эффект Гантмахера и явления, происходящие в настроенной проводящей проволоке.
9.29. НАСТРОЕННЫЙ МАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИК
Удельное сопротивление магнитных полупроводниковых мате риалов возрастает вследствие прецессии содержащихся в них магнетонов. В таких материалах частицы, функционирующие как магнетоны, являются центрами рассеяния для электронов-
Прецесоирунпций
Рис. 9.13. Настроенный магнитный полупроводник. Удельное сопротивление ве щества увеличивается, если возбуждена прецессия его магнетонов:
/ — большее сопротивление; 2 — меньшее сопротивление; | — магнетон
носителей, и чем сильнее их рассеивающее влияние, тем больше удельное сопротивление материала.
Как объяснено в § 5.5, рассеяние под влиянием магнетонов сводится к минимуму, если магнетоны образуют регулярную решетку. При температурах, превышающих точку Кюри, когда тепловые силы обусловливают беспорядочное распределение частиц, рассеяние электронов-носителей под влиянием магнето нов увеличивается. Аналогично прецессирующие магнетоны в составе регулярной решетки рассеивают электроны более ин тенсивно, чем их рассеивали бы непрецессирующие магнетоны в такой же решетке.
Вследствие того что частота прецессии Лармора, возбужда емой электромагнитным излучением, определяется напряжен ностью приложенного магнитного поля, магнитный полупровод ник можно настроить таким образом, чтобы он имел максималь ное удельное сопротивление, когда на него действует электро магнитное излучение с конкретной заданной частотой.
Схема, показанная на рис. 9.13, в некотором смысле анало гична схеме с настроенной проводящей проволокой, описанной в § 9.27, хотя в данном случае энергия выделяется электронаминосителями в результате увеличения рассеяния, тогда как яв ление, описанное в § 9.27, основано на передаче этим электронам дополнительной энергии.
Возможен другой вариант схемы, сходный со схемой оптиче ской накачки; в нем прецессия возбуждается при помощи вспо могательного переменного магнитного поля.
9.30. ГОЛОГРАФИЯ
При взаимодействии двух когерентных пучков возникает трехмерная интерференционная структура излучения, плотно за полняющая пространство. Если пучки имеют одинаковые час тоты, то эта интерференционная структура не изменяется во времени при условии, что пучки сохраняют когерентность по направлению, фазе и углу поляризации. Такая интерференционная структура вполне устойчива в трехмерном пространстве. Однако интерференционные структуры различаются в зависимости от различий в направлениях, фазах или углах поляризации пучков.
Помещая фотопленку в пространство с такой трехмерной интерференционной структурой излучения, можем получить ее двухмерную запись для заданной конкретной плоскости в трех мерном пространстве. Этот фотоснимок дает однозначное описа ние факторов, обусловивших различия между двумя пучками, ко торые характеризуются разностью их направлений, фаз и углов поляризации.
Рассмотрим, например, когерентный пучок, разделенный на две части расщепителем луча. Одну его часть можно использо вать для освещения некоторого объекта, а другую часть — в качестве опорного излучения, которое взаимодействует с излу чением, отраженным от объекта, прошедшим сквозь объект или же модифицированным каким-либо иным образом под влиянием объекта. Если затем фотоснимок результирующей интерферен ционной структуры осветить когерентным пучком, воспроизво дящим опорный пучок, то аномалии объекта, которые привели к модификации исходного пучка, освещавшего объект, теперь, при взаимодействии пучка с фотоснимком выявятся как кажущееся, или виртуальное, изображение объекта.
Виртуальное изображение, выявляемое в результате такого процесса взаимодействия пучка с фотоснимком, называют голо-, граммой. '