Пікосекунди: 5. Електромагнітні хвилі

Навчання 02 серпня 2022 Перегляди: 64

Фрагмент повної діаграми всіх виділених радіосмуг, що покриває діапазон від 1,2 до 1,7 ГГц. Таблицю розподілу смуг радіочастот від кілогерцевого до терагерцового діапазону на території РФ див. на сайті Головного радіочастотного центру

Нано- і пікосекунди — це, мабуть, найзручніші діапазони для роботи з електромагнітними хвилями, адже через швидкість світла пікосекунди відповідають звичайним макроскопічним відстаням. Нагадаємо, що швидкість світла — і взагалі всяких електромагнітних хвиль у вакуумі — становить 300 тисяч км/с. Якщо період коливання електромагнітної хвилі — 100 пс, то її частота дорівнює 10 ГГц, а довжина хвилі при цьому виходить

^ = c· T = 3 см.

Так що електромагнітні хвилі з гігагерцевими частотами — а значить, з періодами в пікосекундному діапазоні — це просто-напросто сантиметрові і міліметрові радіохвилі, широко застосовувані в побутовій техніці (зокрема, в звичайних мікрохвильовках) і для бездротової передачі даних (див., наприклад, специфікацію Bluetooth). Їхня перевага порівняно з довгими хвилями в тому, що їх можна випромінювати вузькоспрямованими пучками за допомогою параболічних антен та інших пристроїв відносно невеликих розмірів.

Пікосекундний масштаб зручний не тільки для радіохвиль, але і для звичайних світлових імпульсів. В експериментальній фізиці буває так, що короткий лазерний імпульс потрібно затримати на якийсь певний час. Такий прийом використовується, наприклад, у методі накачування-зондування — головній робочій конячці всієї експериментальної фізики надшвидких явищ. Так от, якщо цей час затримки знаходиться в пікосекундному діапазоні, то завдання вирішується простіше простого: поставте додаткові дзеркала на шляху променя, подовжте його траєкторію на кілька міліметрів — і бажана затримка досягнута.

Часом приходу короткого лазерного імпульсу дуже легко керувати з пікосекундною точністю: подовження шляху на 3 сантиметри затримує імпульс на ^ t = 100 пс