Весь электромагнитный спектр вещества на экране ПЭВМ

"Природа проста в своих законах, но бесконечно богата и разнообразна в их приложениях."

Лейбниц

Наряду с элементарным атомным и молекулярным спектральным анализом состава и структуры вещества (предполагающим в большинстве случаев испарение в пламени или растворение микропробы), в определении его электрофизических и оптических свойств исключительное значение имеет изучение "истинных" широкополосных электромагнитных спектров дисперсии и абсорбции твёрдого, жидкого, аморфного вещества в его естественном состоянии, что является объектом исследования спектроскопии конденсированного вещества.

На текущий момент проблема аналитического качественного и количественного отображения полного электромагнитного спектра дисперсии и абсорбции вещества в конденсированном состоянии находит своё естественное решение на феноменологической основе динамическим аддитивным методом, что и подтверждается содержанием данной заметки. Это добрая весть для физиков, оптиков, химиков, электро- и радиотехников, конструкторов и технологов электроники и микроэлектроники.

Основные положения исходной методики и электрофизического обоснования расчёта и моделирования широкополосных спектров конденсированного вещества содержатся в публикациях: "Диэлектрический спектр воды" (УФЖ, т. 29, 1984, № 8, с. 1175-1181) и "Компьютерное моделирование диэлектрического спектра арсенида галлия" (ЖПС, т. 65, 1998, № 3, с. 465). При этом, если в первом случае проводились трудоёмкие громоздкие расчёты без использования вычислительной техники, то во втором те же расчёты существенно ускорены использованием ПЭВМ и дополнены возможностью моделирования вариантов и другими функциями, успешно использованными для обобщения полных спектров ряда полупроводников и диэлектриков.

Для иллюстрации на рис. приведен обзорный фрагмент полного диэлектрического (электрического) спектра сапфира и рубина. Естественно, графические и аналитические возможности разработанных методик расчёта и программы "СПЕКТРА" не исчерпываются приведенными зависимостями.

 

Универсальная программа "SPECTRA" ("СПЕКТРА") - "Программа для расчёта и моделирования спектральных свойств вещества в широком диапазоне частот" - охватывает расчётными возможностями полный электромагнитный спектр от крайне низких (в доли герца) до крайне высоких (1022 Гц) частот, впервые аналитически и графически объединяя в единый спектр дисперсии и абсорбции низкочастотный (промышленных частот) и радиотехнический спектр, микроволновый и субмиллиметровый диапазоны, традиционные ИК-, видимый и УФ-участки оптического диапазона, а также характеристический спектр поглощения рентгеновского и гамма-диапазона вплоть до гигантского ядерного резонанса (с внутриядерной нуклеонной поляризацией). Для чего требуется перейти от энергетической шкалы (в электрон-вольтах) тормозного рентгеновского излучения к обычной частотной.

Программа "СПЕКТРА" функционирует на IBM-совместимых компьютерах конфигурации IBM-286 /386, 486, Pentium II, Celeron, AMD К6-2 с адаптером VGA или SVGA в операционной системе МS DOS версии 3.1 и выше. Объём программы - до 300 Кб. Язык программирования - ТУРБО ПАСКАЛЬ 7.0 с использованием модулей стандартной графики ПАСКАЛЯ.

Алгоритм и программа обеспечивают аналитическое и графическое отображение в функции длины волны более десятка спектральных кривых (для выбранного конденсированного вещества) с возможностью обзорного и по участкам в требуемом масштабе представления результатов расчёта, коррекции и моделирования ряда физических постоянных, таких, как показатели преломления и поглощения, постоянная затухания или натуральный показатель поглощения (наиболее труднодоступная к измерению величина), мнимая и вещественная части комплексных проницаемостей и проводимости за счёт свободных носителей заряда, тангенс угла диэлектрических потерь, а также функция удельных энергетических потерь и другие составляющие (по выбору пользователя).

Наряду с аналитическим обоснованием и демонстрацией параметров "окон прозрачности" вещества, предложенная методика расчёта и моделирования на ПЭВМ спектральных абсорбционных свойств конденсированного вещества даёт инструментарий и основу для определения "оптического значения" основного параметра полупроводника - ширины запрещенной зоны - из анализа кривых фундаментального поглощения на экране компьютера, для моделирования экситонных колебаний на краю зоны, а также смещения края полосы фундаментального поглощения в ту или иную сторону на частотной шкале в полупроводниках с изменением концентрации электронов в зоне (эффект Бурштейна-Mоcca (1954г.)) или при воздействии внешнего электрического поля эффект Франца-Келдыша (1958-1960гг.), для анализа сущности эффекта фотопластичности в зоне основного поглощения света полупроводником и других явлений и процессов в области новых и высоких технологий.

В настоящее время и в пределах текущего года программный продукт "СПЕКТРА" распространяется бесплатно (на условиях "Shareware") в качестве демонстрационной и рабочей версии в комплекте с имеющейся БД по широкополосным спектрам ряда распространённых полупроводников и диэлектриков (c-Si, a-Si, GaAs, Ge, Se, InSb, NaCl, KCl, C, Al2O3, H2O, D2O и др.). Объём передаваемых материалов - до 400 Кб (на дискете).

Эксплуатационная и сопроводительная документация на программные средства и БД разрабатывается применительно к требованиям регистрации за рубежом. Применительно к конкретным задачам Пользователя, а также для исследовательских и образовательных целей возможно сопровождение программы на договорных условиях с необходимыми консультациями по исходной методике и основному содержанию разработки.

В целом, имеющийся теоретический и практический задел по основным направлениям разработки позволяет в обозримом будущем расширить количество исследуемых веществ и материалов и тем самым ускорить формирование обширной базы данных по широкополосным спектрам с вечной достоверностью физических (фундаментальных) постоянных при условии и в объеме соответствующего опережающего финансирования работ, расширения аппаратурной и программной части компьютерной базы, обеспечивающих решение конкретных задач физического и математического моделирования во всём диапазоне спектра согласно инженерному принципу - достижения максимальных результатов при минимальной затрате сил и ресурсов.

Александр СИДОРОВИЧ,
тeл. 264-15-79,
fenomena@usa.net

Версия для печатиВерсия для печати

Номер: 

17 за 1999 год

Рубрика: 

Компьютерный клуб
Заметили ошибку? Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter!
 

Комментарии

Аватар пользователя Леонид Кручинин
Прочитал статью "Весь электромагнитный спектр вещества на экране ПЭВМ". Все бы хорошо, но как добыть эту программу непонятно. Действительно, было бы интересно с ней ознакомиться.
Аватар пользователя Slava
IMHO это - лажа.

ЖПС-"мурзилка" - его читают только те кто туда пишет.

К тому же там статьи как таковой нет

http://imaph.bas-net.by/JAS/rus/ruslib/6503/650465.html

Если статью писал автор программы, то явно программированию он учился лет 10 назад. Когда компы IBM PC назывались.

Если программа так хороша, как он пишет, то ему нобеля дать надо. А её за большие бабки продавать.

Люди, создавшие гораздо скромнейшие проги, которые считают один - два параметра более-менее толково, обретают мировую известность в своих кругах. И не испытывают недостатка финансирования.

Обычная рекламная статья с целью выбить деньги с каких-нибудь лохов.

Аватар пользователя Александр Сидорович
Прошу принять к вниманию изменённый электронный адрес автора статьи: fenomena@tut.by
Аватар пользователя ААлександр Сидорович (Автор данной статьи)
Демоверсия Программы "SPECTRA" свободно доступна (freeware)на сайте -- http://spectra.at.tut.by.

15 февраля 2004 г.