Д.т.н., профессор «БашГУ»

Сулейманов Н.Т.

Башкирский государственный университет, Россия

Величины и параметры оптических цепей

согласно квантовой теории света

Информационная модель оптической цепи (световодов) может быть построена на основе квантовой теории света, согласно которой в качестве оптической величины заряда может быть принята величина, равная отношению произведений числа фотонов n_∑, падающих на одно из сечений световода, на энергию фотона hс заданной частотой к скорости света в вакууме c.

= , (1)

Такой оптический заряд будет измеряться в ньютонах, помноженных на секунду.

Оптической величиной реакции в этом случае будет называться производная оптического заряда по времени, измеренная в ньютонах.

. (2)

Оптической величиной воздействия будет величина, равная отношению произведения числа фотонов n, падающих на одно из сечений световода за единицу времени, на частоту фотонов v, скорость света с в вакууме в кубе, коэффициент поглощения материала световода K и длину световода l₀ к произведению четвертой степени гипотетической частоты V_ср, соответствующей максимуму коэффициента поглощения данным материалом, на сечение световода S₀. Измеряется оптическая величина воздействия в метрах, деленных на секунду

, (3)

Оптическое сопротивление будет пропорционально коэффициенту поглощения материала световода к, скорости света с в вакууме в четвертой степени, длине световода l₀ и обратно пропорционально постоянной Планка h, четвертой степени гипотетической частоты , характеризующей материал и площади поперечного сечения световода. Измеряется оптическое сопротивление в метрах, поделенных на ньютоны и секунды

(4)

Оптическая ёмкость пропорциональна числу фотонов n, пронизывающих торец ёмкости, постоянной Планка h, четвертой степени гипотетической частоты и сечению световода и обратно пропорциональна числу фотонов, пронизывающих торец емкости за единицу времени n, четвертой степени скорости света с, коэффициенту поглощения к и длине световода l₀. Измеряется оптическая ёмкость в ньютонах, помноженных на секунду в квадрате и поделенных на метр.

, (5)

Оптическая индуктивность пропорциональна числу фотонов n, пронизывающих торец индуктивности, четвертой степени скорости света c, коэффициенту поглощения к, длине световода l₀ и обратно пропорциональна числу фотонов, пронизывающих торец индуктивности за единицу времени n, четвертой степени гипотетической частоты V_ср постоянной Планка h и сечению световода S₀.

(6)

Величины и параметры оптической цепи в квантовом представлении сведены в табл., где по перечисленным критериям определены также величины и параметры для электрической, тепловой, магнитной, механической, диффузионной, пневмогидравлической, акустической цепей.

Таблица 1

ПРИРОДА ЦЕПЕЙ	ВЕЛИЧИНЫ			ПАРАМЕТРЫ
	Воздействие U	Реакция I	Заряд q	Сопротивление R	Ёмкость C	Индуктивность L
Электрическая i=Э	[B] (напряжение)	, [А] (ток)		, [Ом]	, [Ф]	, [Гн]
Магнитная i=µ	, [А] (м.q.с.)	[В]	, [Вδ] (поток)	, [Сим]	, [Гн]	, [Ф]
Пневмогидравли-ческая i=П	, [] (разность давления)	[] (объемная скорость)	[] (объем)	, []	, []	, []
Механическая i=М	, [н] (сила)	, [] (скорость)	, [м] (смещение)	, []	, []	, [кг]
Тепловая i=Т	(разность температур)	, []	, [] (энтропия систем)	, []	, []
Диффузионная i=Д	, [1\м^3] (разность концентраций)	, []	,	,	,
Акустическая i=a	, (звуковое давление)	,	,	,	,
Оптическая i=0 (квантовое представление)	,	, [н]	, [н]	,	,	,
Оптическая i=0 (волновое представление)	[B]	, [a]	, [к]	, [Ом]	=ε,	,

Список обозначений к таблице 1.

Е – напряженность электрического поля;

Н – напряженность магнитного поля;

ε₀ – диэлектрическая проницаемость оптической среды;

- магнитная проницаемость оптической среды;

S_il_i – площадь поперечного сечения и длина цепи i-ой природы;

p_э – удельное электрическое сопротивление;

kf – коэффициент трения;

Pr – нормальное давление;

Sr – трущаяся площадь;

Tср – средняя температура цепи;

V – объем;

^vп – динамическая вязкость;

- удельный вес;

a – скорость звука в среде;

p – плотность;

q – ускорение свободного падения;

λ_т – коэффициент теплопроводности;

С_т – удельная теплоемкость;

λ – длина свободного пробега;

m - масса частицы;

D – коэффициент диффузии;

ω - циклическая частота;

λ_а - длина волны;

А - амплитуда колебания среды;

Т – период колебания;

К – коэффициент потерь;

С – скорость света;

n_∑ - число фотонов, падающих на поверхность в начале цепи;

h - постоянная Планка;

v – частота волны;

v_ср – частота, характерная для среды.

Литература

1. Зарипов М.Ф., Сулейманов Н.Т., Петрова И.Ю. Надежность элементов и средств управления с распределенными параметрами. «Наука», М., 1980.

2. Харкевич А.А. Теория электроакустических преобразователей. Волновые процессы. I т.избр.труды, «Наука», М., 1973.

3. Сулейманов Н.Т., Надыров Р.Г., Нигматов Ж.М. Идентификация систем с определенными оптическими параметрами. В сб. Теория информационных систем и систем управления с распределенными параметрами. «Наука», М., 1978.

4. Зарипов М.Ф., Сулейманов Н.Т., Петрова И.Ю. Информационные модели и межцепные эффекты в оптических элементах систем управления. Академия наук СССР Уфимский филиал, Уфа, 1980.

5. Сулейманов Н.Т. Способы решения задач построения волоконно-оптических систем обнаружения несанкционированных врезок в магистральные трубопроводы. БашГУ, 2011.