Введение к работе
Актуальность работы, Лазерные методы зондирования находят псе более широкое применение при изучении атмосферы. Однако для использования лидеров при оперативном контроле метеорологических полей необходимо знать границы их применимости и суть явлений, происходящих при взаимодействии лазерного излучения с атмосферой.
Наиболее перспективны для изучения поля влажности и примесей в атмосфере лидарные системы, основанные на явлении комбинационного рассеяния света (КРС-лидяры).
Вода оказывает большое влияние на все процессы, происходящие в воздушной оболочке Земли. Поэтому информация о ее распределении и фазовых превращениях имеет большое значение для понимания атмосферных процессов.
Описанные п литературе лидарные зксперименты нацелены на определение статических параметров, характеризующих воду и водяной пар в атмосфере. До сих пор но ставился вопрос о лидарной индикации фазовых превращений воды, без чего невозможно лидарное исследование динамики многих метеорологических явлений. Между тем термодинамически необратимые фазовые переходы "вода-лед" сопутствуют наиболее опасным природным явлениям. Информация об эффектах, характерных для взаимодействия оптического излучения с необратимо кристаллизующейся водой способствовала бы применению лидеров для предупреждения об опасных явлениях.
Цель работы. Теоретически рассмотреть принцип работы КРС-ли-дара и, оценив источники ошибок метода измерения платности, определить реальную дальность действия подобных устройств.
Исследовать взаимодействие оптического излучения с термодинамически необратимо кристаллизующейся водой, применительно к проблемам физики атмосферы и техники.
Методика исследований. На базе решения лидарного уравнения получены формулы для определения влажности атмосферы КРС-лидаро.7 и исследованы связи ме^пу параметрами прибора и точность измерения. Оценивалась реальная дальность действия КРС-лидаров.
На экспериментальной установке исследовалось влияние термодинамически необратимого фазового перехода "вода-лед" на трансформацию личойчо-полярилованного лалепиого пучка. В лабораторных
условиях моделировалось прохождение линейно-поляризосанного лазерного сигнала через термодинамически необратимо кристаллизующееся
облако'(туман). -~ ~ '
Научнар новизна работы. Наиболее существенные научные результаты сводятся к следующему:
оценены реальные возможности оперативного дистанционного измерения влажности атмосферы с помощь'" КРС-лидаров;
исследовано взаимодействие лазерного излучения с термодинамически необратимо кристаллизующимся слоем воды и обнаружено возникновение двойного лучепреломления, что имеет аналогию с эффектом Поккельса;
исследована трансформация поляризационных характеристик света, прошедшего через термодинамически необратимо кристаллизующееся облако.
Практическая значимость работы. Результаты по оценке работы КРС-лидера могут найти применение при.проектировании лидарных систем для измерения влажности атмосферы.
Результаты, полученные при исследовании трансформации поляризационных характеристик света при его взаимодействии с термодинамически необратимо кристаллизующимся слоем воды и аэрозоля, могут найти применение при интерпретации лидарных сигналов.
При оптическом зондировании окружающей среды поляризационные характеристики используются в качестве информационных. Взаимодействуя с облаками, туманами, ледяными покровами горных склонов и акваторий, они могут существенно трансформироваться. Необратимость же обычно сопутствует наиболее опасным природным явлениям.
Исследованный аф*ент может быть использован одновременно э качестве новой информационной характеристики быстро протекающих процессов.
Явление трансформации оптических поляризационных характеристик должно наблюдаться и в ходе промь-ллешшх технологических процессов, в которых наблюдаются быстрые фазовые превращения веществ.
Апробация раб^гн. Результаты, представляющие предмет защиты, докладывались на Ш международной научной конференции "Оптика и лазерная техника" в Варне (Болгария, 1907 г.) и нп Советско-болгарском семинлре "Лазерные дистанционные методы и средства измерения и контроля параметров окружающей среды" (г.Москва, 1987 г.), а
такте обсуждались на семинарах каФедры Э5А ЛГМИ и в институте гидралогии .и метеорологии АН Болгарии.
Публикации. Одна статья принята к публикации в 1990 г. в болгарском журнале "Метеорология и Гидрология", другая направлена в журнал."Доклады АН СССР".
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 6f наименований. Общий объем диссертации составляет
