المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24

الضرب الاتجاهي
30-7-2017
معنى (الطمس)
19-11-2015
Group of polyesters
13-4-2016
لا ينكر مكانة علي الا جاهل
31-01-2015
الحياء من الصفات الكمالية
2023-08-04
موقف الفقه من عدم التناسب بين الخطأ والجزاء التأديبي كقرينة على عيب الانحراف
12-10-2017

Nonlinear Optics  
  
1067   12:32 صباحاً   date: 23-1-2021
Author : Walter Koechner Michael Bass
Book or Source : Solid-state Lasers
Page and Part : 340


Read More
Date: 1-12-2016 1367
Date: 24-1-2021 1017
Date: 20-1-2021 1385

Nonlinear Optics

Nonlinear optical effects are analyzed by considering the response of the dielectric material at the atomic level to the electric fields of an intense light beam. The propagation of a wave through a material produces changes in the spatial and temporal distribution of electrical charges as the electrons and atoms react to the electromagnetic fields of the wave. The main effect of the forces exerted by the fields on the charged particles is a displacement of the valence electrons from their normal orbits. This perturbation creates electric dipoles whose macroscopic manifestation is the polarization. For small field strengths this polarization is proportional to the electric field. In the nonlinear case, the reradiation comes from dipoles whose amplitudes do not faithfully reproduce the sinusoidal electric field that generates them. As a result, the distorted reradiated wave contains different frequencies from that of the original wave.
On a microscopic scale, the nonlinear optical effect is rather small even at relatively high-intensity levels, as the following example illustrates.We will compare the applied electric field strength of a high-intensity beam to the atomic electric field which binds the electrons to the nucleus. The magnitude of the atomic field strength is approximately equal to Eat = e/4π∈0r 2 where e is the charge of an electron, ∈0 is the permitivity of free space, and r is the radius of the electron orbit. With r = 10−8 cm one obtains Eat = 109 V/cm. A laser beam with a power density of I = 100MW/cm2 generates an electric field strength in the material of about E = 105 V/cm according to I = n0E20/∈
0)−1/2, where n0 is the refractive index and (μ0/∈0)1/2 is the impedance of free space. To observe such a small effect, which is on the order of 10−4, it is important that the waves add coherently on a macroscopic scale. This requires that the phase velocities of the generated wave and the incident wave are matched.
In a given material, the magnitude of the induced polarization per unit volume P will depend on the magnitude of the applied electric field E. We can therefore expand P in a series of powers of E and write

.........(1)

where ∈0 is the permitivity of free space and χ(1) is the linear susceptibility representing the linear response of the material. The two lowest-order nonlinear responses are accounted for by the second- and third-order nonlinear susceptibilities χ(2) and χ(3). The expression of the polarization in anisotropy materials is rather complicated, for the induced polarization depends not only on the magnitude of the electric vector but on the magnitude and direction of all vectors that characterize the electromagnetic field. Normally χ(1) >> χ(2) >> χ(3) and therefore the nonlinear effects will be negligible unless the electric field strength is very high.
The linear term in (1) represents three separate equations, one for each value of the i th Cartesian coordinate of P, that is,

..........(2)

The linear polarization tensor, which is rank 2, has an array of nine coefficients. The linear susceptibility, related to the refractive index through χ = n20−1 and to the dielectric constant ∈ = ∈0(1 +χ), is responsible for the linear optical properties of the medium such as refraction, dispersion, absorption, and birefringence. In the linear regime optical properties are independent of light intensity and the wavelength of radiation does not change.
The nonlinear optical susceptibilities of second and third order which describe three- and four-wave mixing processes, respectively, give rise to a large variety of optical phenomena since each electric field can have a different frequency, propagation vector, polarization, and relative phase. Therefore P can contain many different product terms of the various interacting fields. In the following overview only interactions that are utilized in the nonlinear devices described in the remainder of this chapter are described.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.