Методы и средства оптической астрополяриметрии

• Автор: Шутов, Альберт Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 285 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I

Методы описания поляризованных оптических полей

1.1 Поляризационные параметры флуктуирующего оптического излучения

1.2 Статистическая интерпретация частично поляризованного излучения

1.3 Распространение оптического излучения в анизотропной среде

1.4 Распространение оптического излучения в неоднородной среде

Глава

Приборы для поляриметрических исследований

2.1 Оптические анализаторы поляризации
2.2 Фазосдвигатели
2.3 Оптические схемы устройств измерения вектора Стокса
2.4 Стокс-поляриметрический модуль на кристаллах ДКДР
Глава
Автоматизированные устройства интегральной поляриметрии
3.1 Методика поляризационных измерений
3.2 Стокс-поляриметр
3.3 Стокс-поляриметр с акустооптическим разделением каналов
3.4 Стокс-эллипсометр
Глава I V
Автоматизированные устройства панорамной поляриметрии
4.1 Принцип модульного построения видеополяриметров
4.2 Способ измерения поляризационных параметров флуктуирующих оптических полей
4.3 Видеополяриметры
4.4 Стокс-поляриметр с использованием ПЗС
4.5 Стокс-поляриметр со сканирующим приёмником изображения
Глава V
Поляризационно-оптические методы и приборы для измерения магнитных полей
5.1 Теоретические основы методов измерения магнитных полей
5.2 Методы измерения магнитных полей
5.3 Устройства для измерения магнитных полей

Глава VI
Устройства для калибровки стокс-поляриметров
6.1 Стокс-калибратор I
6.2 Стокс-калибратор II
6.3 Универсальные поляризационные осветители
Г лава VII
Эксплуатационные характеристики устройств поляриметрии
7.1 Выбор режима работы фотоэлектронных умножителей
7.2 Фотоприёмники ПЗС
7.3 Разрешающая способность и чувствительность устройств поляриметрии
7.4 Погрешности измерения параметров поляризации
Глава VIII
Использование компьютеров при .проведении .поляриметрических .исследований
8.1 Определение параметров Стокса
8.2 Определение распределений параметров Стокса
8.3 Определение параметров Стокса методом наименьших квадратов
8.2 Моделирование работы поляриметрических устройств
Глава IX
Проблемы исследования флуктуаций поляризации оптического излучения космических объектов
9.1 Анализ причин возникновения и изменения состояния поляризации космических объектов
9.2 Поляризационные исследования в астрофизике
9.2.1 Солнце
9.2.2 Луна
9.2.3 Планеты
9.2.4 Астероиды
9.2.5 Кометы
9.2.6 Зодиакальный свет и свечение ночного неба
9.2.7 Мезосферные облака
9.2.8 Звезды и звездообразные источники
9.2.9 Газово-пылевая космическая среда
9.2.10 Галактика
9.2.11 Внегалактические объекты
Приложение
Литература
Заключение
Сведения об использовании результатов диссертационной работы
ВВЕДЕНИЕ

Оптическая астрополяриметрия - один из наиболее важных и значимых разделов астрофизики, дающий возможность получать существенную информацию о свойствах различных космических объектов. На современном этапе её развития у подавляющего большинства исследуемых астрономических объектов обнаружена пространственно временная нестабильность поляризации оптического излучения. К ним относятся Солнце, Луна, объекты современной планетологии, кометы и астероиды, нестационарные звёзды, туманности, Галактика, внегалактические и другие объекты. При этом, для исследования изменяющейся поляризации требуются особые
нетрадиционные методы и средства астрополяриметрии.
Кроме того, из анализа многочисленных публикаций следует, что существующие в настоящее время методы и устройства астрополяриметрии имеют часто точность измерений, быстродействие и информативность не соответствующую современным потребностям астрофизики и не позволяют измерять все поляризационные параметры флуктуирующего оптического излучения.
В связи с этим, необходима разработка новых более совершенных методов астрополяриметрии и создание поляриметрических приборов с улучшенными
эксплуатационными характеристиками по сравнению с существующими. Особенно актуальна при этом, разработка эффективных методов и устройств панорамной
астрополяриметрии [2.49, 4.12, 4.23, 4.24], с помощью которых возможно выделить и визуализировать результаты исследований оптических полей протяженных космических объектов с флуктуирующей поляризацией. Важной задачей также является создание и применение устройств измерения всех четырёх параметров Стокса и регистрации их изменений [4.26], а также программ для моделирования работы стоке -поляриметров в процессе проектирования, калибровки и контроля в режиме практической эксплуатации. Использование новых методов и средств оптической астрополяриметрии позволяет перейти от измерения локальных или интегральных поляризационных параметров исследуемых объектов к измерению непрерывных распределений поляризации. При этом, появляется возможность установить корреляции между различными физическими характеристиками объектов и таким образом, получить обширную информацию о структурных особенностях их излучения, о свойствах взаимодействующей с излучением среды и изменениях происходящих со средой в реальном масштабе времени.

1.3.2 Магнитооптический эффект
Магнитооптический эффект наиболее активно проявляется в изменении гиротропных свойств веществ, - в явлении вращения плоскости поляризации - эффекте Фарадея. Диэлектрическая проницаемость изотропной неферромагнитной среды представляет собой несимметричный тензор третьего ранга:
где є - составляющая диэлектрической проницаемости перпендикулярная направлению магнитного поля, во - составляющая параллельная направлению магнитного поля, упругооптическими коэффициентами g - проекция вектора гирации на направление магнитного поля. Таким образом, свойства изотропной неферромагнитной среды будут определяться системой линейных уравнений:
из которых следует, что в среде распространяются две циркулярно поляризованные волны. Каждую из них в свою очередь можно разложить на две ортогонально линейно поляризованные волны с равными амплитудами и начальными фазами, сдвинутыми относительно друг друга на я/2:
є -щ О
[е] = є О
О 0 в„
(1.46)
Вх = є Ех - і§ Еу Бу= єЕу + Е2 Е/ — ЄґЕг
(1.47)
Ех = Еш соя (ей + ф) Еу = ±Ет эш (кй + ф )
(1.48)
Так как, для этих волн в ± ig является действительной величиной, то они распространяются без затухания. Уравнение циркулярно поляризованной волны в комплексной форме имеет вид: