Загадка «ничейной земли»

Огромный диапазон электромагнитных радиоволн достаточно давно и с успехом освоен. Но тем не менее на его шкале до недавнего времени оставалось «белое пятно» — миллиметры и субмиллиметры. Эта «ничейна» земля», расположенная между «царством» оптиков и «государством» радистов, между радио- и световыми волнами, оставалась для ученых загадкой. Две трудности стояли на пути их освоения. Прежде всего отсутствие источников излучения. Стандартные тепловые не годились. Не было и подходящей аппаратуры. Все измерительные методы классической радиотехники в этом диапазоне полностью теряют силу просто из-за того, что слишком велики размеры обычных волнометов, измерительных линий и других приборов, без которых измерения невозможны. Как ни старались физики, все попытки освоить этот диапазон были безрезультатны.

А первая из них относится ко временам выдающегося русского физика Лебедева. Еще в начале нашего века он заинтересовался именно миллиметровым диапазоном, с помощью особых самодельных приспособлений исследовал, как ведут себя вещества под действием таких радиоволн. Это были первые спектрографические работы в этой области, но они оказались и последними. Дальнейшее развитие радиотехники пошло по пути освоения длинноволнового диапазона. Миллиметры и субмиллиметры были забыты.

И только около десяти лет назад удалось пробить брешь в эту неизведанную область. Сначала были созданы источники излучения, а затем и приемники для них. Но точной измерительной аппаратуры и соответствующей методики измерения подобрать не удалось.

Первопроходцами миллиметровых и субмиллиметровых волн стали советские физики: кандидат физико-математических наук Н. Ирисова и Е. Виноградов — сотрудники лаборатории, которой руководит лауреат Нобелевской премии академик А. Прохоров. Физический институт Академии наук СССР, куда входит эта лаборатория, носит имя того самого Лебедева, продолжателями дела которого считают себя молодые ученые.

Ирисова и Виноградов разработали столь необходимые для мировой науки основы методов измерения в субмиллиметровом диапазоне волн и предложили принципы конструирования точной измерительной аппаратуры.

В основе разработанной ими методики квазиоптических измерений лежит простая, но остроумная идея об использовании особых проволочных сеток. Сетки трудно разглядеть невооруженным глазом — так тонки металлические проволочки. Толщина их всего несколько микрон, а расстояние между ними намного меньше, чем самая короткая волна...

Эти сетки позволяют очень точно управлять мощностью прошедшей и отраженной электромагнитной волны. Для этого надо просто повернуть их вокруг оси, регулируя взаимную ориентацию направления проволочек и электрического поля исследуемого излучения. Таким образом, сеточки стали основными квазиоптическими деталями самых разнообразных приборов. Например, спектроскоп, параметры которого существенно превосходят характеристики всех известных приборов, построенных на основе традиционных деталей. Или созданный Ирисовой из двух параллельных сеточек резонатор, субмиллиметровый аналог оптического интерферометра, позволяющий удобно и точно измерять длину падающих на него волн.

Эти и другие подобные приборы открывают заманчивые перспективы перед учеными самых различных областей науки. Изучить поведение различных веществ, помещенных в субмиллиметровый диапазон, важно химикам, биологам, но, конечно, в первую очередь физикам.