1 Частота і поляризація - основні характеристики світла в долазерной оптиці
Світлова хвиля, яка є хвилею електромагнітної, характеризується частотою, амплітудою і поляризацією. Гармонійна (або монохроматична) хвиля, що поширюється вздовж осі, описується виразом:
.
Тут E - електричний вектор хвилі; e - одиничний вектор, характеризує напрямок поляризації (орієнтацію електричного вектора); A - Амплітуда (в), - частота (в); - хвильове число; с - швидкість світла у вакуумі () і n - Показник заломлення середовища, у якій поширюється світло. p> З амплітудою A пов'язаний потік потужності або інтенсивність хвилі; повна потужність; a - радіус пучка.
У В«долазернуюВ» епоху фізики, що вивчали поглинання світла речовиною, віддзеркалення світла від межі розділу різних середовищ, розсіювання світла і таке інше, знали, що головними чинниками, що визначають характер цих процесів, є частота та поляризація світлової повні. Яка прозорість даного середовища, не є в достатній мірі коректним, поки не уточнено, про якій області оптичного спектру йдеться: про видимому, ультрафіолетовому або інфрачервоному випромінюванні. Більше того, складний характер спектра поглинання середовища вимагає вказати точне значення частоти. Вивчення залежності поглинання світла від частоти (або довжини хвилі) лежить в основі оптичної абсорбційної спектроскопії - області, що стала самостійною наукою і має величезне число додатків. Шкала частот, або довжин хвиль, до недавнього часу була основною шкалою, з допомогою якої класифікували ефекти взаємодії світла з речовиною; в основі такої класифікації лежить неявне припущення про те, що в процесі взаємодії світла з середовищем частота світла істотно не змінюється.
Питання про величину коефіцієнта відбиття світла на межі двох середовищ також не є коректним, якщо не зазначено напрям поляризації падаючої хвилі. Наприклад, при куті падіння, рівному кутку Брюстера, світло, поляризований в площині падіння, взагалі не відбивається, незважаючи на стрибок показника заломлення.
1.2 Роль інтенсивності світла
У переважній числі оптичних ефектів, досліджених до створення лазерів, амплітуда світлової хвилі А всі ж не впливала на характер явища. У більшості випадків кількісні, а тим більше якісні результати експериментів, які проводяться з нелазерних джерелами світла, не залежать від інтенсивності світла. Такі оптичні характеристики середовища, як показник заломлення, коефіцієнт поглинання, коефіцієнт розсіяння, фігурували у фізичних довідниках без вказівки на те, за яких интенсивностях світла вони були виміряні. Досвід показує, що в тій області інтенсивностей, якої мала у своєму розпорядженні долазерная оптика, залежність зазначених величин від інтенсивності ніяк не виявляється.
Зрозуміло, для експериментатора, що виконував той чи інший досвід, інтенсивність джерела світла завжди була важлива; вона визначала, зокрема, вимоги до чутливості використовуваної ним приймальної апаратури. Т. о., В долазерной експериментальної оптиці інтенсивність випромінювання характеризує рівень експериментальної техніки і майже не має відношення до фізики досліджуваних явищ. Виникає природне питання: чи є сказане наслідком загального фізичного закону типу: В«всі оптичні явища не залежать від інтенсивності випромінювання В», або справа в обмеженості експериментального матеріалу, зібраного долазерной оптикою. Численні дослідження з фізичної оптики, виконані з потужними лазерами, показали, що якщо вже формулювати якийсь загальний закон, що стосується залежності оптичних явищ від інтенсивності світла, то це формулювання повинна бути діаметрально протилежною.
Досліди зі світловими пучками, потужність яких досягає 10 8 -10 10 вт/см, показали, що існує вельми сильна кількісна і, що особливо важливо, якісна залежність характеру оптичних ефектів від інтенсивності випромінювання. При цьому слід підкреслити, що мова йде не про малі поправках, реєстрованих лише в тонкому фізичному експерименті; маються на увазі вельми В«гpyбиеВ» явища, радикально змінюють поведінка світлових пучків.
II . Взаємодія сильного світлового поля з середовищем
2.1 Лінійний атомний осцилятор
Взаємодія світла з середовищем. Причини, за якими в лінійній оптиці характер явищі не залежить від інтенсивності випромінювання, можна виявити, звернувшись до її теоретичним основам. Відомо, що ефекти взаємодії світла з речовиною можна трактувати як на класичному, так і на квантовому мовою. Квантовий мова необхідна під час аналізу поглинання і випромінювання світла атомними системами. При вивченні ж поширення світла в середовищі в області прозорості, тобто далеко від смуг резонансного поглинання середовища, цілком задовільно класичний опис, яким ми і скористаємося нижче.
Оптичні властивості середовища в лінійній оптиці описуються такими, що не залежними...
