Найквист и Гейзенберг. Сигнал и спектр. Опции

[Zinka]

Например у нас есть генератор на f=1МГц. Анализатор спектра показывает 1 палку на частоте 1 МГц.
Включаем амплитудную модуляцию синусом F=10кГц. Получаем на экране 3 палки: 990, 1000 и 1010 кГц.
Если у нас есть контур с высокой добротностью на 1010 кГц, то через некоторое время получит на нем именно такой сигнал.

Включаем модуляцию меандром в 10кГц.
На спектре получим палки 1000, 1010, 990, 1020, 980 итд.
Любую из них можно выделить подходящим контуром. Потратив время.

Все верно ?

Теперь - у нас есть лазер. Из него летят фотоны определенной частоты и энергии. Потому что у него внутри неонка атомы с парой энергетических уровней имеющих некоторую разность энергий.
Модулируем свет лазера банальной механической заглушкой. Чтоб уж точно - не влияла на те фотоны, которым повезло спокойно пролететь.
Есть подходящие атомные детекторы.
И что ? Поймаем частоту f+F или нет ?

А если это не атомные детекторы, а обыкновенная ньютоновская стеклянная призма ?
Будет одна спектральная линия или несколько ?

[Tanya]

Теперь - у нас есть лазер. Из него летят фотоны определенной частоты и энергии. Потому что у него внутри неонка атомы с парой энергетических уровней имеющих некоторую разность энергий.
Модулируем свет лазера банальной механической заглушкой. Чтоб уж точно - не влияла на те фотоны, которым повезло спокойно пролететь.

Берем лазерный луч и напускаем его на какое-нибудь многоатомное вещество. Это вещество внутри колеблется, меняя при этом поляризуемость, что модулирует лазерный луч... Мандельштам или Раман... Кто-то из них раньше уже заметил модуляцию...
Так что поздно...
Имеется альтернативный взгляд на это явление... С точки зрения квантов... Там виртуальные уровни придумывают... В призме этого нет... Есть еще интересные вопросы... Вот ведь фотон может и не взаимодействовать с веществом, тогда он не отклониться призмой...

[Methane]

Теперь - у нас есть лазер. Из него летят фотоны определенной частоты и энергии. Потому что у него внутри неонка атомы с парой энергетических уровней имеющих некоторую разность энергий.
Модулируем свет лазера банальной механической заглушкой. Чтоб уж точно - не влияла на те фотоны, которым повезло спокойно пролететь.
Есть подходящие атомные детекторы.
И что ? Поймаем частоту f+F или нет ?

А если это не атомные детекторы, а обыкновенная ньютоновская стеклянная призма ?
Будет одна спектральная линия или несколько ?

Вопрос конечно интересный. Если фотон - частица, то как бы нет. А если фотон-волна, то да.

[Zinka]

Берем лазерный луч и напускаем его на какое-нибудь многоатомное вещество. Это вещество внутри колеблется, меняя при этом поляризуемость, что модулирует лазерный луч... Мандельштам или Раман... Кто-то из них раньше уже заметил модуляцию...
Так что поздно...
Имеется альтернативный взгляд на это явление... С точки зрения квантов... Там виртуальные уровни придумывают... В призме этого нет... Есть еще интересные вопросы... Вот ведь фотон может и не взаимодействовать с веществом, тогда он не отклониться призмой...

Ничего не поняла.
Я знаю про существование модуляции при помощи поляроидов, ячейки Керра итп. У меня тут кругом одни физики, которые и заставляют меня делать всякие странные радиотехнические фокусы. Я пытаюсь понять, что из заказываемого ими - работоспособно, а что - абсурдно.

Я спросила про самый простой вариант модуляции.
Про то, что происходит не "в принципе", а в лаборатории.
Детектируется боковая полоса или нет ?

[Tanya]

Ничего не поняла.
...а в лаборатории.
Детектируется боковая полоса или нет ?

Да. И уже давно. Довольно массово производятся рамановские спектрометры.
И вспомните еще, какова ширина линии коротких лазерных импульсов.
Что до механической модуляции с низкими частотами, то есть даже такое... Почитайте про эффект Мёссбауэра и методы его измерения... А уж там длина волны...

Вопрос конечно интересный. Если фотон - частица, то как бы нет. А если фотон-волна, то да.

Да в любом случае. Некоторые фотоны пролетят без задержки, а некоторым хвост задвижка повредит...

[Zinka]

Да. И уже давно. Довольно массово производятся рамановские спектрометры.
И вспомните еще, какова ширина линии коротких лазерных импульсов.
Что до механической модуляции с низкими частотами, то есть даже такое... Почитайте про эффект Мёссбауэра и методы его измерения... А уж там длина волны...


Да в любом случае. Некоторые фотоны пролетят без задержки, а некоторым хвост задвижка повредит...

Спасибо.
Я понимаю, что короткие импульсы лазера имеют более широкую полосу, чем постоянное излучение.
Но вот как задвижка может повредить хвост фотону, так, чтобы повлиять на частоту - пока не врубаюсь.

У нас есть какие-то атомы, с двумя уровнями, разнесенными всего лишь на 18 МГц.
Ребята играются с магнитным полем такой частоты, от обычного генератора.
И всяко-разно модулируют эти 18 МГц. Импульсами в десятки-сотни микросекунд. (То есть - килогерцы)
Я их пыталась уговорить, что при такой модуляции полоса этих 18 МГц - широкая, а вовсе не 1 Гц, как дает этот генератор без модуляции. Но они мне не верят. Говорят, что модуляция не мешает атомам чувствовать изменение несущей на единицы герц.
Что "в лаборатории" оно именно так.
Я не понимаю, как это может быть.
Вчера я излагала им примерно Вашу точку зрения. Но они не верят.

"Они же все там физики, и нет на них креста."

[Tanya]

Я не понимаю, как это может быть.
Вчера я излагала им примерно Вашу точку зрения. Но они не верят.

"Они же все там физики, и нет на них креста."

Моя точка зрения, кажется мне, совпадает с их. А Вас я не понимаю. Наверное, виноват крест... Его отсутствие.
Еще почитайте про магнитный резонанс...

[Methane]

Да в любом случае. Некоторые фотоны пролетят без задержки, а некоторым хвост задвижка повредит...

Типа короче станет? Частота увеличится? Ж)

[scifi]

Я их пыталась уговорить, что при такой модуляции полоса этих 18 МГц - широкая, а вовсе не 1 Гц, как дает этот генератор без модуляции. Но они мне не верят. Говорят, что модуляция не мешает атомам чувствовать изменение несущей на единицы герц.
Что "в лаборатории" оно именно так.
Я не понимаю, как это может быть.
Вчера я излагала им примерно Вашу точку зрения. Но они не верят.

Естественно, замодулированный сигнал имеет более широкий спектр.
Простой эксперимент сможет вас легко рассудить.
Кстати, если модуляция периодическая, то спектр будет линейчатый. Может быть, они хотят сказать, что из всего этого линейчатого спектра только основная линия резонирует с атомом? Тогда никакого противоречия нет.

[Alex255]

Например у нас есть генератор на f=1МГц. Анализатор спектра показывает 1 палку на частоте 1 МГц.
Включаем амплитудную модуляцию синусом F=10кГц. Получаем на экране 3 палки: 990, 1000 и 1010 кГц.
Если у нас есть контур с высокой добротностью на 1010 кГц, то через некоторое время получит на нем именно такой сигнал.

Включаем модуляцию меандром в 10кГц.
На спектре получим палки 1000, 1010, 990, 1020, 980 итд.
Любую из них можно выделить подходящим контуром. Потратив время.

Все верно ?

Теперь - у нас есть лазер. Из него летят фотоны определенной частоты и энергии. Потому что у него внутри неонка атомы с парой энергетических уровней имеющих некоторую разность энергий.
Модулируем свет лазера банальной механической заглушкой. Чтоб уж точно - не влияла на те фотоны, которым повезло спокойно пролететь.
Есть подходящие атомные детекторы.
И что ? Поймаем частоту f+F или нет ?

А если это не атомные детекторы, а обыкновенная ньютоновская стеклянная призма ?
Будет одна спектральная линия или несколько ?

Все почти верно. Только надо учитывать ряд деталей.

1. Типичная длина когерентности лазера - около одного метра, это и есть область локализации фотона. Следовательно, дабы фотон узнал что с ним что-то творят, необходимо как минимум значительное их число "порубить". Соответствующая частота закрытия/открытия заслонки соответственно порядка 3*10^8 Гц. Если желаете получить не просто уширение линии, а боковые полосы - надо успевать порубить фотон несколько раз.
Вопрос - больно ли ему будет - думаю что нет, поскольку он остается целым, а нарезаете вы волну вероятности которая и описывает его поведение.


2. По поводу призмы - теоретически никаких проблем, ее работа основана на эффекте дисперсии - зависимости коэфф. преломления от частоты. Однако надо понимать, что во всем видимом диапазоне (частота отличается вдвое) все укладывается в несколько градусов. Если вы даже ухитритесь махать заслонкой с частотой 10^9Гц, относительное изменение частоты составит порядка 10^-5.

Спасибо.
Я понимаю, что короткие импульсы лазера имеют более широкую полосу, чем постоянное излучение.
Но вот как задвижка может повредить хвост фотону, так, чтобы повлиять на частоту - пока не врубаюсь.

У нас есть какие-то атомы, с двумя уровнями, разнесенными всего лишь на 18 МГц.
Ребята играются с магнитным полем такой частоты, от обычного генератора.
И всяко-разно модулируют эти 18 МГц. Импульсами в десятки-сотни микросекунд. (То есть - килогерцы)
Я их пыталась уговорить, что при такой модуляции полоса этих 18 МГц - широкая, а вовсе не 1 Гц, как дает этот генератор без модуляции. Но они мне не верят. Говорят, что модуляция не мешает атомам чувствовать изменение несущей на единицы герц.
Что "в лаборатории" оно именно так.
Я не понимаю, как это может быть.
Вчера я излагала им примерно Вашу точку зрения. Но они не верят.

"Они же все там физики, и нет на них креста."

Речь вероятно идет о ЭПР/ЯМР и иже с ними?
Так тут в ваших (или "их") словах противоречия никакого нет. Ширина энергетического уровня зависит от времени жизни на данном уровне и может быть весьма узкой. Из вашего объяснения лишь следует что уровни очень узки, но никакого противоречия с тем, что разнесенные на десятки килогерц полосы (при ширине уровня в единицы Гц) не оказывают влияния, тут нет.

Сообщение отредактировал Alex255 - Feb 25 2011, 11:09

[iMEMS]

Есть подходящие атомные детекторы.
И что ? Поймаем частоту f+F или нет ?

Акустооптика? Акустооптический модулятор

[st232bd]

Но вот как задвижка может повредить хвост фотону, так, чтобы повлиять на частоту - пока не врубаюсь.

Возможно не доконца понял, мне показалось, что вы представляете визуально что меняется частота уже летающих фотонов. В этом видимо есть действительно элемент сюреализма, как-то изменить цвет лучика в вакуме внешними полями.
Идея лазера видимо состоит в том, что при спонтанном излучении вылетают фотоны разных частот в пределах ширины спектральных линий. Попадая в другие возбуждённые атомы они вызывают стимулированное излучение таких же фотонов, тоже слегка разных. Помещая активную среду в резонатор мы как бы добавляем узкополосный фильтр, увеличивая коэффициент усиления имено для фотонов данной частоты. Они начинают размножаться (извините за натурализм) значительно быстрее, и отбираю пищу так сказать, у остальных фотонов.
Добавляем модулирующее излучение, и оно не изменяет уже летающие фотоны, оно изменяет условия для размножения новых. Растут коэффициенты усиления для сдвинутых частот, там и начинают плодиться новые фотоны более интенсивно.