Садовского эффект самодиффузия самоиндукция

2) С. о. источника света, отно­шение излучаемого источником све­тового потока к потребляемой им мощности. Измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт).. Служит хар-кой эко­номичности источников; С. о. совр. ламп накаливания общего назначе­ния 8—20 лм/Вт, люминесцентных ламп — до 90 лм/Вт, металлогалогенных и натриевых — до 130 лм/Вт. См. также Световая эффективность, Источники оптического излучения.

СВЕТОВАЯ ЭНЕРГИЯ, одна из осн. световых величин, равная произведе­нию светового потока на длительность освещения. Единица С. э.— люмен-се­кунда (лм•с). См. также Спектраль­ная световая эффективность излуче­ния. В системе энергетич. величин аналогичная величина — энергия из­лучения (лучистая энергия), единица

измерения — Дж.

Д. Н. Лазарев.

СВЕТОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ из­лучения, отношение светового потока к соответствующему потоку излуче­ния. Единица С. э.—лм•Вт^-1. См. также Спектральная световая эффек­тивность. Д. Н. Лазарев.

СВЕТОВОД (светопровод, волновод оптический), закрытое устройство для направленной передачи (канализации) света. В открытом пр-ве его передача возможна только в пределах прямой видимости и связана с потерями, обу­словленными нач. расходимостью из­лучения, поглощением и рассеянием в атмосфере. Переход к С. позволяет значительно уменьшить потери све­товой энергии при её передаче на боль­шие расстояния, а также передавать световую энергию по криволинейным трассам.

Одним из типов С. явл. л и н з о в ы й в о л н о в о д — система за­ключённых в трубу и расположенных на определ. расстояниях (обычно через 50—100 м) стеклянных линз, к-рые служат для периодич. коррекции волн. фронта светового пучка. В кач-ве корректоров могут также приме­няться газовые линзы или зеркала определённой формы.

Наиболее перспективный тип С.— гибкий волоконный С. с низ­кими оптич. потерями, позволяющий передавать свет на большие расстоя­ния. Он представляет собой тонкую нить из оптически прозрачного мате­риала, сердцевина к-рой радиуса а₁ имеет показатель преломления n₁, а внеш. оболочка с радиусом а₂ имеет по­казатель преломления n₂1 (рис. 1).

Поэтому лучи, распространяющиеся под достаточно малыми углами к оси С., испытывают полное внутреннее отражение на поверхности раздела сердцевины и оболочки и распростра­няются только по сердцевине. В за­висимости от назначения С. его диа­метр 2a₁ составляет от неск, мкм до неск. сотен мкм, а 2а₂— от неск. десятков до неск. тысяч мкм. Величи­ны 2а₁ и n₁ -n₂ определяют число типов волн (мод), к-рые могут распро­страняться по С. при заданной длине волны света.

Важнейшими хар-ками С., предназ­наченных для подобных применений, являются оптич. потери, обусловлен­ные поглощением и рассеянием света в С., и информац. полоса пропуска­ния. В 70-х гг. 20 в. созданы волокон­ные С. с малыми потерями: затухание сигнала ~1 дБ/км в ближней ИК об­ласти спектра. Типичный спектр оп­тич. потерь в таких С. представлен на рис. 2. Материалом для этих С.

Волоконные С. с самыми низкими потерями изготавливают методом хим. осаждения из газовой фазы. В кач-ве исходных соединений используют­ся хлориды кремния, германия и др. Получаемая этим методом заготовка диаметром 10—20 мм и длиной 200— 400 мм перетягивается в волоконный С. диаметром 125—150 мкм с одноврем. покрытием его защитно-упрочняю­щей полимерной оболочкой.

Разработаны волоконные С. более сложной конструкции, напр. мно­гослойные С. и С. с эллиптической сердцевиной. Одномодовые С. по­следнего типа перспективны для применений, где требуется сохра­нение поляризации распространяю­щегося света. Перспективными явл. волоконные С. для среднего ИК диапа­зона длин волн (2—11 мкм), в к-рый попадают длины волн генерации хи­мических, СО и СО₂-лазеров. Име­ются материалы, такие, как халькогенидные стёкла, флюоридные стёкла, щёлочно-галоидные кристаллы, в к-рых оптич. потери могут составлять величину ~10^-1—10^-3 дБ/км в ука­занном диапазоне.

Для целей интегральной оптики разработаны тонкоплёночные и диф­фузные диэлектрич. волноводы — С., представляющие собой тонкую (по­рядка длины световой волны) одно­родную плёнку, нанесённую на одно­родную подложку. Необходимое ус­ловие волноводного режима, т. е. существования поверхностных свето­вых волн, заключается в том, что показатель преломления плёнки боль­ше показателей преломления подлож­ки и среды над волноводом. Световая волна в таком С. распространяется в процессе многократных полных отра­жений от её стенок. Диэлектрич. С. изготавливают методом катодного рас­пыления стекла или др. материала (ZnS, CdS, ZnSe) на кварцевой под­ложке, методом эпитаксиального на­ращивания из жидкой или газообраз­ной фазы, методом ионной имплан­тации (подложка бомбардируется иона­ми Li, T1 или протонами).

• Маркузе Д., Оптические волно­воды, пер. с англ., М., 1974; Основы воло­конно-оптической связи, под ред. М. Бар-носки, пер. с англ., М., 1980; Д и а н о в Е. М., Волоконные световоды для оптической связи. Справочник по лазерам, т. 2, М., 1978; Девятых Г. Г., Дианов Е. М., Волоконные световоды с малыми оп­тическими потерями, «Вестник АН СССР», 1981, №10, с. 54.

Е. М. Дианов.

СВЕТОВОЕ ДАВЛЕНИЕ (давление све­та), давление, производимое светом на отражающие и поглощающие тела, ч-цы, а также отд. молекулы и атомы, частный случай пондеромоторного дей­ствия света.

Гипотеза о С. д. впервые была вы­сказана нем. учёным И. Кеплером (1619) для объяснения отклонения хвостов комет, пролетающих вблизи Солнца. В 1873 англ. физик Дж. К. Максвелл, исходя из эл.-магн. теории, предсказал величину С. д., к-рая оказалась исключительно малой даже

665

Осн. частью прибора Лебедева слу­жили плоские лёгкие крылышки (диа­метром 5 мм) из разл. металлов и слюды, к-рые подвешивались на тон-

Результаты экспериментов Лебедева и более поздних исследований полно­стью согласовывались с величиной С. д., рассчитанной Максвеллом, что явилось ещё одним подтверждением эл.-магн. теории света.

Согласно этой теории, давление, к-рое оказывает на поверхность тела плоская эл.-магн. волна, падающая

перпендикулярно к поверхности, рав­но плотности и эл.-магн. энергии около поверхности. Эта энергия скла­дывается из энергии падающих и энергии отражённых от тела волн. Если мощность эл.-магн, волны, па­дающей на 1 см² поверхности тела, равна Q эрг/см²•с, а коэфф. отражения R, то вблизи поверхности плотность энергии u=Q(1+R)/c. Этой величине и равно С. д. на поверхности тела: p=Q(1+R)/c (эрг/см³ или Дж/м³). Напр., мощность солнечного излу­чения, приходящего на Землю, равна 1,4•10⁶ эрг/см²•с или 1,4•10³ Вт/м²; следовательно, для абсолютно погло­щающей поверхности р=4,3•10^-5 дин/см=4,3•10^-6 Н/м². Общее дав­ление солнечного излучения на Землю равно 6•10¹³ дин (6•10⁸ Н), что в 10¹³ раз меньше силы притяжения Солнца.

Существование С. д. показывает, что поток излучения обладает не только энергией (следовательно, и массой), но и импульсом. С точки зрения квант. теории, С. д.— резуль­тат передачи телам импульса фотонов в процессах поглощения или отраже­ния света. Квант. теория даёт для С. д. те же формулы.

С. д. играет важную роль в двух противоположных по масштабам об­ластях явлений — астрономич. и атом­ных. В астрофизике С. д. наряду с давлением газов обеспечивает стабиль­ность звёзд, противодействуя силам гравитац. сжатия. С. д. существенно для динамики околозвёздного и меж­звёздного газа: так, напр., высоко­скоростное (2•10⁸ см/с) испускание газа горячими звёздами объясняется превышением С. д. над гравитац. при­тяжением. К эффектам С. д. в ат. области близко явление передачи вы­сокоэнергичными фотонами (γ-квантами) части своего импульса эл-нам, на к-рых они рассеиваются (см. Комптона эффект), или ядрам атомов кри­сталла в процессах излучения и по­глощения (см. Мёссбауэра эффект).

Возможности использовать С. д. в решении целого ряда практич. земных задач появились после создания лазе­ров. Лазерный луч, обладающий вы­сокой монохроматичностью и прост­ранств. когерентностью, можно фоку­сировать в пятно с радиусом, близким к теор. пределу,— порядка длины волны. При этом в результате кон­центрации световой энергии возникает сила С. д., достаточная для удержания маленьких ч-ц (0,1 —100 мкм) в воз­духе или иной среде

(о п т и ч е с к а я л е в и т а ц и я) и даже их перемеще­ния. Т. к. ч-цы одного и того же в-ва, но разных размеров будут испытывать разл. С. д. и поэтому двигаться с разл. скоростями, их можно разде­лять по размерам. Возможно также разделение ч-ц с разл. (относительно среды) показателями преломления. На рис. 2 изображены две сферы с раз­ными показателями преломления, на­ходящиеся на краю пучка, имеющего гауссовское распределение интенсивности. Лучи а и b, расположенные симметрично относительно центра сфе­ры, проходя через неё, искривляются т. о., что возникают две силы С. д. F_a и F_b, направленные вдоль изме­нения импульса лучей. Т. к. луч о расположен ближе к центру сечения пучка, то F_a>F_b и существует ре­зультирующая поперечная компонен­та, направленная к центру пучка, если показатель преломления сферы больше показателя преломления сре­ды (рис. 2, вверху), и от центра — в обратном случае (рис. 2, внизу). Такой способ разделения может оказаться очень удобным для разделения биол. объектов (вирусы, макромоле­кулы, клетки), находящихся в жид­кости (при предотвращении чрезмер­ного нагрева).

Возможным использованием С. д. в высоком вакууме явл. ускорение микрочастиц в-ва до больших скоро­стей. Ограничением предельно дости­жимых скоростей явл. плавление и испарение ч-цы. Если считать плавле­ние предельным случаем, то при из­вестных показателе преломления и коэфф. поглощения можно найти пре­дельно допустимую мощность луча и рассчитать предельную скорость. Для ч-ц диаметром 0,5 мкм, имеющих коэфф. поглощения 3•10^-5 см^-1, ко­нечная скорость может быть 3•10⁸ см/с. Если такую ч-цу направить на мишень или др. ч-цу таких же размеров и скорости, то была бы получена мощ-

666

ность ~10¹¹ Вт в течение 10^-13 с. Ч-ца испарилась бы и образовала высокотемпературную плазму, в к-рой возможны термоядерные реакции. По­этому эта методика может представлять интерес в термоядерных исследова­ниях, однако здесь имеются техн. трудности, связанные с подавлением нелинейного поглощения, и др.

Одним из возможных применений резонансного С. д. явл. разделение газов: при облучении двухкамерного сосуда, наполненного смесью двух газов, один из к-рых находится в резонансе с излучением, резонансные атомы под действием С. д. перейдут в дальнюю камеру 7 (рис. 3). При

помощи резонансного С. д. можно даже получить разделение изотопов за счёт сдвига резонансной частоты у изотопов. С помощью резонансного С. д. можно селектировать атомы с определённой скоростью из много­скоростного ат. пучка.

• Лебедев П. Н., Избр. соч., М.— Л., 1949; Э ш к и н А., Давление ла­зерного излучения, «УФН», 1973, т. 110, в. 1; К а з а н ц е в А. П., Резонансное све­товое давление, «УФН», 1978, т. 124, в. 1.

СВЕТОВОЕ ПОЛЕ, поле светового вектора, пространств. распределение световых потоков. Теория С. п.— раздел теор. фотометрии. Осн. хар-ки С. п.— световой вектор, определяю­щий величину и направление переноса лучистой энергии, и скалярная вели­чина — ср. сферич. освещённость, оп­ределяющая объёмную плотность све­товой энергии в исследуемой точке поля. Распределение освещённости на­ходят, применяя общие методы рас­чёта пространств. распределения све­тового потока. В теории С. п. ис­пользуют понятие о световых линиях, аналогичное понятию силовых линий в классич. теории эл.-магн. поля. С. п. исследуют методами фотометрии; при этом не учитывают квант. при­роду света, принимая, что распреде­ление энергии в С. п. непрерывно во времени и пространстве.

СВЕТОВОЙ ВЕКТОР, вектор плотнос­ти светового потока, определяет ве­личину и направление переноса све­товой энергии. Абс. величина С. в.— отношение переносимой через площад­ку AS, перпендикулярную направ­лению переноса, в ед. времени све­товой энергии к величине этой пло­щадки. Понятие «С. в.» используется гл. обр. в теор. фотометрии для количеств. описания световых полей и явл. фотометрич. аналогом Пойнтинга вектора. Так, напр., дивер­генция С. в. определяет объёмную плотность поглощения или испускания света в данной точке светового поля. Проекция С. в. на любое направление, проходящее через точку, равна раз­ности освещённостей двух сторон ма­лой площадки, помещённой в этой точке перпендикулярно данному на­правлению. Размер и положение С. в. не зависят от системы координат.

Иногда С. в. наз. вектор Е напря­жённости электрического поля эл.-магн. волны. Это связано с тем, что именно действие электрического по­ля на вещество приводит к погло­щению, излучению, поляризации и др. оптическим явлениям.

Л. Н. Капорский.

СВЕТОВОЙ ГОД, внесистемная еди­ница длины, применяемая в астроно­мии; 1 С. г. равен расстоянию, про­ходимому светом за 1 год. 1 С. г.= 0,3068 парсек=9,4605•10¹⁵ м.

СВЕТОВОЙ КОНУС, понятие исполь­зуемое при описании геом. св-в четы­рёхмерного пространства-времени в частной (специальной) и общей теории относительности. С. к., соответствую­щим данной точке пространства-вре­мени, наз. трёхмерное подпростран­ство в этом четырёхмерном пр-ве, об­разованное совокупностью мировых линий свободно распространяющихся световых сигналов (или любых ч-ц с нулевой массой покоя), проходящих через эту точку (вершину конуса). Т. о., каждой точке четырёхмерного пространства-времени соответствует свой С. к.

В случае, если справедлива частная теория относительности, геометрия пространства-времени явл. псевдоев­клидовой, наз. г е о м е т р и е й М и н к о в с к о г о, в к-рой все точки пространства-времени равноправны. Поэтому достаточно рассмотреть С. к. с вершиной в начале координат О: х=0, y=0, z=0, t=0 (где х, у, z — пространств. координаты, t — время). Ур-ние поверхности С. к. с вершиной в О имеет вид: c²t²-х²-y²-z²=0; оно инвариантно относительно Лоренца преобразований. Точки (события) с x²+y²+z²c²t² и t>0, t<0 образуют

верхнюю и нижнюю полости С. к., соответственно — области I, II; со­бытия с x²+y²+z²>c²t² образуют об­ласть III вне С. к. Пересечение С. к. с плоскостью y=0, z=0 изображено на рис. Поверхность С. к. пересекает эту плоскость по прямым x=±ct. События А, лежащие в области 1, образуют т. н. абс. будущее по от­ношению к событию О; событие О может оказать непосредств. воздей­ствие на любое событие А, т. к. они могут быть связаны с О сигналами или вз-ствиями. События в области II образуют абс. прошедшее для собы­тия О; любое событие В может влиять на событие О, сигналы из В могут достичь О. События в области III не могут быть связаны с О никаким вз-ствием, т. к. никакие ч-цы и сиг­налы не распространяются быстрее света. Т. о., поверхность С. к. отде­ляет события, к-рые могут находиться в причинной связи с О, от событий для к-рых это невозможно,— с этим связано фундам. значение понятия «С. к.». Наблюдатель, находящийся в О, может знать только о событиях в области II и воздействовать только на события в области I.

При наличии полей тяготения ми­ровые линии, образующие поверх­ность С. к., уже не явл. прямыми; св-ва С. к. вблизи вершины такие же. как в частной теории относительности, но в целом они могут отличать­ся.

И. Ю. Кобзарее.

СВЕТОВОЙ ПОТОК, световая ве­личина, оценивающая поток излуче­ния, т. е. мощность оптич. излучения, по вызываемому им световому ощуще­нию, точнее, по его действию на се-

667

лективный приемник света, спектр. чувствительность к-рого определяется ф-цией относит. спектральной светоsoй эффективности излучения V (К) ( — длина волны света в вакууме). Ед. С. п.— люмен. С. п. Ф_v связан с потоком излучения Ф_е соотношением

где К _m — максимальное значение спектральной световой эффективности, равное 683 лм/Вт (при длине вол­ны 555 нм).

СВЕТОВОЙ ПРОБОЙ (оптический про­бой, оптический разряд, лазерная иск­ра), переход вещества в результате интенсивной ионизации в состояние плазмы под действием эл.-магн. полей оптич. частот. Впервые С. п. наблю­дался в 1963 при фокусировке в воз­духе излучения мощного импульсного лазера на кристалле рубина, работаю­щего в режиме модулированной доб­ротности. При С. п. в фокусе линзы возникает искра, эффект воспринима­ется наблюдателем как яркая вспыш­ка, сопровождаемая сильным звуком. Для пробоя газов на оптич. ча­стотах требуются огромные электрич. поля порядка 10⁶—10⁷ В/см, что соот­ветствует интенсивности светового по­тока в луче лазера ~10⁹—10¹¹ Вт/см² (для сравнения, СВЧ-пробой атм. воздуха происходит при напряжён­ности поля ~10⁴ В/см). Возможны два механизма С. п. газа под дейст­вием интенсивного светового излуче­ния. Первый из них не отличается по своей природе от пробоя газов в полях не очень больших частот (сюда относится и СВЧ-диапазон). Пер­вые затравочные эл-ны, появившиеся по тем или иным причинам в поле, сначала набирают энергию, поглощая фотоны при столкновениях с атомами газа,— этот процесс явл. обратным по отношению к тормозному испуска­нию квантов при рассеянии эл-нов нейтр. возбуждёнными атомами. На­копив энергию, достаточную для иони­зации, эл-н ионизует атом, и вместо одного появляются два медленных эл-на, процесс повторяется. Так раз­вивается лавина (см. также Лавинный разряд). В сильных полях такой про­цесс осуществляется достаточно быстро и в газе вспыхивает пробой. Второй механизм возникновения С. п., ха­рактерный именно для оптич. ча­стот, имеет чисто квантовую природу. Эл-ны могут отрываться от атомов в результате многоквантового фотоэф­фекта, т. е. при одновременном по­глощении сразу неск. фотонов. Одно-квантовый фотоэффект в случае ча­стот видимого диапазона невозможен, т. к. потенциалы ионизации атомов в несколько раз превышают энергию кванта. Так, напр., энергия фотона рубинового лазера равна 1,78 эВ, а

ОСНОВНЫЕ СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

О возможных применениях плазмы, возникающей при С. п., см. в ст. Лазерная плазма.

• Райзер Ю.П., Лазерная искра и распространение разрядов, М., 1974; Барынин В. А., Хохлов Р. В., К воп­росу о механизме светового пробоя в газе, «ЖЭТФ», 1966, т. 50, в. 2.

СВЕТОВОЙ ПУЧОК, совокупность световых лучей, испускаемых элемен­том поверхности источника dS в пре­делах малого телесного угла d. Если яркость поверхности источника равна I, а ось пучка и нормаль к dS совпа­дают, то поток энергии, переносимой С. п., равен dФ=IdSd.

СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, система редуцированных фотометрических ве­личин, характеризующих свет в про­цессах его испускания, распростране­ния и преобразования (отражение, пропускание и пр.). С. в. определяют по отношению к т. н. ср. человече­скому светоадаптированному глазу (см. Адаптация глаза). Относительной спектр. чувствительностью этого услов­ного приёмника света считают ф-цию относит. спектральной световой эф­фективности, нормализованную в ре­зультате эксперим. статистич. иссле­дований (в них усреднение произве­дено как по большой совокупности глаз отдельных людей с нормальным

зрением, так и по реакциям глаз од­ного и того же человека в разл. мо­менты времени). В табл. приведены осн. С. в. и единицы С. в. в Между­народной системе единиц (СИ). Их определения см. также в отд. статьях (Световой поток, Люмен и др.).

СВЕТОВЫЕ ЕДИНИЦЫ, единицы световых величин: силы света, осве­щённости, яркости, светового потока и т. д. Ед. силы света наз. кандела (кд, ранее свеча); она воспроизводится по световым эталонам и входит в качестве осн. единицы в Междунар. систему единиц (СИ). С. е. в этой

668

системе приведены в табл. к ст. Све­товые величины. Употребляются также др. единицы освещённости и яркости: 1 фот=10⁴ люксов; 1 люмен на кв. фут (лм/фут² или 1 фут-свеча) =10,764 люкса; 1 стильб=10⁴ кд/м²; 1 ламберт=10⁴/ кд/м²; 1 фут-ламберт=3,426 кд/м².

СВЕТОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, количест­венные определения величин, харак­теризующих оптическое излучение, оп­тич. св-ва материалов (прозрачность, отражат. способность) и пр. С. и. производятся приборами, в состав к-рых входят приёмники света. В про­стейших случаях в диапазоне видимо­го света приёмником, с помощью к-рого оцениваются световые вели­чины, служит человеческий глаз. Под­робно о С. и. см. в ст. Фотометрия.

СВЕТОВЫЕ ЭТАЛОНЫ, меры, вос­производящие с наивысшей достижи­мой точностью единицы световых ве­личин для их хранения и передачи; обеспечивают единство световых из­мерений. В качестве С. э. в разное время применялись: пламя свечи или лампы с заданными хар-ками (разме­ры пламени, топливо и пр.); 1 см² поверхности платины при темп-ре затвердевания; электрич. лампы нака­ливания. Различают первичный и вто­ричные С. э. Первичный С. э. еди­ницы силы света — канделы, был осу­ществлён в 8 национальных лабора­ториях в виде т. н. полного излуча­теля, обладающего свойствами абсо­лютно чёрного тела, при темп-ре за­твердевания платины. Его яркость 6•10⁵ кд/м², междунар. согласован­ность ок. 0,6% при внутрилабораторной погрешности ±0,2%. Этот С. э. действовал по междунар. соглашению с 1948 по 1979. В 1979 междунар. решением принято новое определение канделы, устанавливающее её связь с ваттом монохроматического излуче­ния вне зависимости от способа вос­произведения. Вторичные С. э. для единиц силы света и освещённости и для единицы светового потока пред­ставляют собой группы светоизмерит. ламп накаливания разл. устройства и разной цветовой темп-ры.

В. Е. Карташевская.

СВЕТОДАЛЬНОМЕР (дальномер оп­тический), прибор для измерения рас­стояний по времени прохождения оп­тическим излучением (светом) изме­ряемого расстояния. С. содержит ис­точник оптич. излучения, устройство управления его параметрами, пере­дающую и приёмную системы, фотоприёмное устройство и устройство измерения временных интервалов. С. делятся на импульсные и фазовые в зависимости от методов определения времени прохождения излучением рас­стояния от объекта и обратно (см. Светодальнометрия).

В импульсном С. источником излучения чаще всего является ла­зер, излучение к-рого формируется в виде коротких импульсов. Для изме­рения медленно меняющихся расстоянии используют одиночные импульсы, при быстро изменяющихся расстоя­ниях применяется импульсный режим излучения. Твердотельные лазеры до­пускают частоту следования импуль­сов излучения до 50—100 Гц, полу­проводниковые — до 10⁴—10⁵ Гц. Фор­мирование коротких импульсов из­лучения в твердотельных лазерах осу­ществляется механич., электрооптич. или акустооптич. затворами или их комбинациями (см. Оптический за­твор). Инжекционные лазеры управ­ляются током инжекции.

В фазовых С. в качестве ис­точников света применяются накальные или газосветные лампы, светодиоды и почти все виды лазеров. С. со светодиодами обеспечивают даль­ность действия до 2—5 км, с газовыми лазерами при работе с оптич. отража­телями на объекте — до 100 км, а при диффузном отражении от объек­тов — до 0,8 км; аналогично, С. с полупроводниковыми лазерами обес­печивает дальность действия 15 и 0,3 км. В фазовых С. излучение мо­дулируется интерференционными, аку­стооптич. и злектрооптич. модуля­торами (см. Модуляция света). В СВЧ фазовых С. преим. применяются элект­рооптич. модуляторы на резонаторных и волноводных СВЧ структурах.

В импульсных С. обычно в каче­стве фотоприёмного устройства при­меняются фотодиоды, в фазовых С. фотоприём осуществляется на фото­электронные умножители. Чувстви­тельность фотоприёмного тракта С. может быть увеличена на неск. по­рядков применением оптич. гетеродинирования. Дальность действия тако­го С. ограничивается длиной коге­рентности (см. Когерентность) пере­дающего лазера, при этом возможна регистрация перемещений и колебаний объектов до 0,2 км.

Измерение временных интервалов чаще всего осуществляется счётно-импульсным методом.

СВЕТОДАЛЬНОМЕТРИЯ, измерение расстояний по времени распростране­ния оптического излучения (света) от точки, в к-рой расположен источник излучения, до объекта, отражающего или рассеивающего это излучение. При этом измеряемое расстояние D =(v/2), где v — скорость распростра­нения света в среде, а  — время прохождения им двойного измеря­емого расстояния.

Величина  может измеряться и м п у л ь с н ы м или ф а з о в ы м ме­тодом. В первом случае излучение посылается короткими импульсами и измеряется интервал между фронтами или энергетич. максимумами излучён­ного и отражённого импульсов. Во втором случае непрерывное излучение модулируется с высокой частотой f и значение  определяется по запаздыва­нию фазы принимаемого отражённого излучения  по отношению к фазе

испускаемого: D=(v/4f). При этом однозначный результат получается лишь при измерении расстояний, да­ющих сдвиг фазы <2. Для одно­значного определения больших рас­стояний измерения производятся по­следовательно на неск. разл. частотах модуляции.

Существенным для С. явл. значение скорости распространения оптич. из­лучения вдоль измеряемого расстоя­ния, определяемой показателем пре­ломления. Последний изменяется с темп-рой (ок. 10^-6 на 1 К), давлением и влажностью и зависит от длины волны излучения. Определить его ср. значение в момент измерения по­зволяет последоват. измерение рас­стояния на неск. длинах волн излу­чения (т. н. р е ф р а к т о м е т р и ч е с к а я С.).

Идея С. была высказана А. Майкельсоном (США), первый светодальномер был реализован А. А. Лебеде­вым в 1936, большое развитие С. получила после разработки лазеров. Импульсная лазерная С. обеспечи­вает при длительности импульсов из­лучения 20—100 нс ошибку измере­ния 5—10 м. Применение систем с накоплением сигнала даёт ошибку менее 1 м. При энергии излучения в импульсе ок. 0,3 Дж достигается дальность действия по протяжённым объектам до 20 км.

Лазерная импульсная С. применя­ется для измерения высоты облаков, для измерения высот полёта летатель­ных аппаратов при аэрофотосъёмке, для точного определения орбиты ИСЗ, снабжённого уголковым отражателем, что важно для геодезич. целей, и т. д.

Фазовая С. находит применение в основном в топографо-геодезич. рабо­тах, инженерных изысканиях, маши­ностроении, гляциологии, гидротех­нике (СВЧ светодальномеры, позво­ляющие при частоте модуляции выше 10⁸ Гц снизить инструментальную ошибку до 0,2—0,5 мм).

Дифференцирование данных о рас­стоянии до объекта как в фазовой, так и в импульсной С. позволяет получить значение радиальной ско­рости его перемещения (светодальномерные системы стыковки в космосе). Определяя пространств. распределе­ние расстояний до отражающих по­верхностей, получают данные о про­филе этих поверхностей (светодальномерная профилометрия). Последняя используется для определения профиля антенн радиотелескопов, корпусов су­дов, при изучении подвижек льда и т. д. Светодальномерный профилометр применим для автономного ори­ентирования планетоходов.

• В а ф и а д и В. Г., П о п о в Ю. В., Скорость света и ее значение в науке и тех­нике, Минск, 1970; Прилепин М. Т., Голубев А. Н., Оптические квантовые генераторы в геодезических измерениях, М., 1972.

669