29.Фрактал в фкс

Понятие фрактал и фрактальная геометрия, появившиеся в конце 70-х, с середины 80-х прочно вошли в обиход математиков и программистов.

Фрактал(от лат. –дробленый, состоящий из фрагментов) – геометрическая фигура, составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком. Небольшая часть фрактала содержит информацию о всем фрактале.

Бывают три вида фракталов

1 алгебраический фрактал

Свое название алгебраические фракталы получили за то, что их строят, используя простые алгебраические формулы. Получают их с помощью нелинейных процессов в n-мерных пространствах. Самыми известными из них являются множества Мандельброта и Жюлиа, Бассейны Ньютона и т.д

2 геометрический фрактал

Именно с них начиналась история фракталов. Этот тип фракталов получается путем простых геометрических построений. Геометрические фракталы являются самыми наглядными, т.к. геометрические фракталы обладают самоподобностью, не изменяющейся при изменении масштаба.

3 Стохастические фракталы

Еще одним известным классом фракталов являются стохастические фракталы, которые получаются в том случае, если в итерационном процессе случайным образом менять какие-либо его параметры. При этом получаются объекты очень похожие на природные - несимметричные деревья, изрезанные береговые линии и т.д. Двумерные стохастические фракталы используются при моделировании рельефа местности и поверхности моря

Самоподобие

Все фракталы обладают одним очень важным свойством, которое роднит их с самой обыкновенной прямой. Это свойство называется самоподобием: все эти фигуры подобны любому своему фрагменту.

Самоподобие означает, что у объекта нет характерного масштаба и все эти объекты обладают бесконечно многими масштабами .

   Примеры различных фрактальных структур можно встретить во многих явлениях природы. Фрактальные образы с успехом используются при описании хаотического поведения нелинейных динамических и диссипативных систем,  неоднородного распределения материи во Вселенной, при исследовании трещин и дислокационных скоплений в твердых телах, при изучении электрического пробоя, диффузии и агрегации частиц, роста кристаллов и т. д

30.Принцип работы лазера, мазера, гетеролазер.

Лазер-устройство, преобразующее энергию накачки: в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.В 1916 Эйнштейн предсказал сущ. явления вынужденного излучения - физической основы работы любого лазера, а уже в 1928 году это экспериментально подтверждено Рудольфом Ладенбургом и Гансом Копферманном. В 1960 году американский физик Теодор Майман продемонстрировал работу первого оптического квантового генератора - лазера.  Принцип работы лазера основан на трех фундаментальных идеях. Первая идея связана с использованием вынужденного (индуцированного) испускания света атомными системами. Вторая идея заключается в применении термодинамически неравновесных сред с инверсной заселенностью уровней, в которых возможно усиление, а не поглощение света. Третья идея состоит в использовании положительной обратной связидля превращения усиливающей системы в генератор когерентного излучения

Мазер — квантовый генератор, излучающий когерентные радиоволны

Принцип действия мазера был разработан Чарльзом Таунсом, за что ему в 1964 г., совместно с Николаем Басовым и Александром Прохоровым, также проводившими исследования в этой области, была присуждена Нобелевская премия по физике.

В работе первого мазера использовались электростатические (заряженные) пластинки для отделения высокоэнергетических атомов аммиака от атомов с низкой энергией. Излучение определенной частоты воздействует на атомы аммиака таким образом, что они тоже начинают выделять подобную энергию, что способствует усилению сигнала. Точно рассчитанная частота выделения сделала аммиачный мазер одними из наиболее точных «атомных часов». В дальнейшем были разработаны мазеры на парамагнитных кристаллах.

В 1960-1963 гг. была разработана теория гетеролазера, в соответствии с которой он по совокупности параметров мог значительно превзойти обычный полупроводниковый лазер. Сложность была в том, что практически не удавалось получить пару полупроводников для гетероперехода, идеально подходящих друг к другу по кристаллической решетке.Углубленная физическая модель гетероперехода была разработана в 1966 г. советским физиком Ж. Алферовым и, независимо, американцем Г. Крёмером.Во многих гетеролазерах используются два рассмотренных выше эффекта: электронное ограничение и волноводный эффект в узкозонной области гетероструктуры. На Рис.  изображена схема инжекционного лазера. Как известно, показатель преломления  тем больше, чем легче поляризуется среда элек­трическим полем световой волны. Процесс поляризации полупроводника при распространении света можно представить как возникновение виртуальных пар электрон-дырка под действием электрическо­го поля световой волны. Ясно, что узкозонный полупроводник (с малой шириной запрещенной зоны) поляризуется легче, чем широкозонный полупроводник. Инжекция неравновесных носителей в активный узкозонный слой происходит при пропускании тока через структуру в вертикальном направлении. Лазерное (когерент­ное) излучение возникает в активном слое за счет стимулированной рекомбинации неравновесных носителей заряда. Боковые грани кристалла играют роль оптического резонатора Фабри-Перо

31) ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, спектроскопия на основе использования лазерного излучения. Монохроматичность лазерного излучения в сочетании с возможностью перестройки частоты сделало лазер идеальным спектральным прибором (с нулевой шириной аппаратной функции). Высокая интенсивность излучения обеспечивает высокую чувствительность измерений и, вызывая изменения во внутренних состояниях частиц вещества, существенно расширяет возможности лазерной спектроскопии (смотри Нелинейная спектроскопия). Пространственная когерентность излучения позволяет проводить измерения на больших расстояниях (например, зондирование атмосферы), а также фокусировать излучение в малый объём (размером порядка длины волны) и испарять практически любой материал для его последующего анализа. Лазеры, генерирующие сверхкороткие импульсы, используются для изучения процессов релаксации короткоживущих состояний и других быстропротекающих физико-химических процессов.