Бейсызық оптика
жүктеу/скачать 18,74 Kb.
|
|
Бейсызық оптика-оптикалық сәулеленудің ортада таралуы және оның қоршаған ортамен әрекеттесуі сәулеленудің әсерінен ортаның оптикалық қасиеттерінің өзгеруі маңызды болған жағдайда зерттелетін оптика бөлімі. "Сызықты емес оптика" терминін С .и. Вавилов ұсынды, ол В. Л. Левшинмен бірге 1926 жылы қарқынды жарық үшін ортаның сіңуін (ағартылуын) азайту бойынша эксперименттердің нәтижелерін жариялады. Осыған ұқсас алдыңғы зерттеулерге электр оптикасы, магнитоптика және т .б. жатқызуға болады, онда ортаның оптикалық қасиеттері статикалық немесе төмен жиілікті электр және магнит өрістерінің әсерінен өзгереді. Егер статикалық өрістер қоршаған ортаға таза оптикалық әсер ету аймағында қалса, онда газдар мен жартылай өткізгіштердегі оптикалық айдау мен бағдарлау әсерлерін сызықтық емес оптикалық құбылыстар қатарына қосу керек. Сонымен, атомдық газдар жағдайында резонанстық оптикалық қозу ортаның энергетикалық деңгейлеріндегі популяцияның таралуын өзгертеді, бұл ортаның оптикалық сипаттамаларының айтарлықтай өзгеруіне әкелуі мүмкін. Мысалы, сіңірудің орнына Орта күшейте алады - нақты оптикалық сору немесе атомдардың немесе электрондардың және ядролардың реттелген механикалық және магниттік моменті-оптикалық бағдарлау. Өзара әрекеттесудің резонанстық сипатына байланысты Оптикалық сору эксперименттері оптикалық сәулеленудің үлкен қарқындылығын қажет етпейді және алғаш рет А. Кастлер 1953 жылы лазерлер пайда болғанға дейін. Алайда, сызықты емес оптиканың қарқынды дамуы лазерлердің пайда болуымен сәйкес келеді, олардың қарқынды сәулеленуі ортаның сызықты емес реакциясын тудыруы мүмкін . Практикалық тұрғыдан алғанда, сызықты емес оптикалық құбылыстар, ең алдымен, лазерлік сәулеленудің сипаттамаларын - оның жиілігін, бұрыштық дивергенциясын, импульстің ұзақтығын және спектрдің енін өзгертуге мүмкіндік береді. Олардың көмегімен "сызықтық" спектроскопия әдістері тиімсіз болған жағдайда (сызықты емес спектроскопия) қоршаған ортаны диагностикалауға және қоршаған ортаның құрылымын мақсатты түрде өзгертуге болады (лазерлік салқындату, қуат оптикасы, материалдарды лазерлік өңдеу). Екінші жағынан, бұл құбылыстар ортаның оптикалық бұзылуына байланысты лазерлік жүйелердің қуатын арттыру мүмкіндігін шектейді. Сызықтық емес-оптикалық құбылыстар кез-келген ортада, тіпті вакуумда да мүмкін. Шынында да, біріншіден, электронды позитронды вакуумның поляризациясы қарқынды өрістерде жүреді, сондықтан соңғысы үздіксіз орта сияқты сызықты емес сезімталдықпен, дисперсиямен және т.б. сипатталуы мүмкін. Екіншіден, оптикалық сәулеленудің тромбтары жалпы салыстырмалылық рухында массаны салыстыруға болатын энергияға ие. Әр түрлі жарық тромбтарының немесе бір тромбтың бөліктерінің гравитациялық әрекеттесуі вакуумды сызықты емес оптикалық ортаға теңестіреді. Дәлірек айтқанда, бұл жерде гравитациялық әсерлесу тек тромбтардың энергиясына ғана емес, сонымен қатар олардың таралу бағыттары арасындағы арақатынасқа да байланысты екенін ескеру қажет; сәулелену қарқындылығының төменгі жуықтауында бірдей таралу бағыты бар тромбтар үшін гравитациялық әсерлесу болмайды. Бұл" сызықты емес оптикалық " механизм қалыпты жағдайда өте әлсіз және тек экстремалды астрофизикалық жағдайларда көрінуі мүмкін . Оптикалық (электромагниттік) сәулеленудің заттың электрондары мен иондарымен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болатын қарапайым ортадағы сызықтық емес-оптикалық құбылыстар әлдеқайда күшті. Бұл жағдайда біз, ең алдымен, одан әрі шектелеміз. Сызықтық емес оптика міндеттеріне, біріншіден, сәулеленудің әсерінен ортаның оптикалық қасиеттерінің өзгеру теориясы, екіншіден, мұндай өзгерістің қоршаған ортаға таралатын сәулеленудің сипаттамаларына әсерін ескеру кіреді. Жалпы алғанда, сызықты емес оптика электромагниттік сәулеленудің затпен әрекеттесу теориясына дейін азаяды. Әрине, бұл міндет сәулелену теориясы мен затты бөлек қамтуы керек. Кванттық эффектілерді ескере отырып , сәулеленудің толық сипаттамасына кванттық электродинамика аясында қол жеткізіледі, ал заттың дәйекті теориясы және оның сәулеленумен әрекеттесуі тығыздық матрицасы үшін кванттық механикалық теңдеуге негізделген . Негізгі режимдердегі фотондардың саны көп болатын қарқынды лазерлік сәулелену жағдайында сәулеленудің кванттық табиғатын елемеуге болады. Бұл жағдайда көздің атомдары бір-біріне тәуелсіз жарық шығарады әр түрлі атомдар шығаратын толқындардың фазалары, олардың поляризациясы және таралу бағыттары бір-бірімен байланысты емес. Кәдімгі жарық көздері-жалын, қыздыру шамдары, разрядты түтіктер, флуоресцентті лампалар және т.б. — әсер етпейді. Оларда жарқыл жылу қозғалысын жасайтын атомдар арасындағы соқтығысудан немесе электронды соққылардан болады. Рас, мұндай көздерде риясыз сәулеленумен қатар индукцияланған Сәуле де пайда болады. Алайда, ол қолайсыз стихиялық сәулеленумен қозғалады, сондықтан ол да қолайсыз. Шығарылған жарық көп немесе аз мөлшерде бұзылумен сипатталады. Максималды тәртіпсіздікке қуыста тепе-теңдік сәулелену арқылы қол жеткізіледі. Онда фазалар мен жиіліктердің барлық түрлері, тербелістердің барлық түрлері, жарықтың таралу бағыттары көрсетілген. Егер сіз акустика мен радиотехникадан терминологияны алсаңыз, онда бұл жарық көздері дұрыс немесе реттелген толқындар емес, тек жарықтандыру, өрескел сигнал беру, суреттер алу, суретке түсіру және т.б. үшін жарамды шу шығарады, бірақ сөйлеуді, теледидарды және т. б. тарату үшін емес. радиостанциялар шығаратын радио толқындар арқылы жүзеге асырылады. Алайда, әр түрлі атомдар толқындарды радиостанциялар сияқты, яғни бірдей жиіліктермен, фазалармен, поляризациямен және таралу бағытымен үйлесімді түрде шығаратын когерентті жарық көздерін құруға болады. Мұндай дереккөздер әртүрлі ғылыми және техникалық қолдануға кең мүмкіндіктер ашты. Оларды оптикалық кванттық генераторлар немесе лазерлер деп атайды. "Лазер" сөзі "light amplification by stimulated emission of radiation" толық ағылшын атауының алғашқы әріптерінен пайда болды, бұл: индукцияланған сәулелену арқылы жарықтың күшеюін білдіреді. Лазерлердің пайда болуынан бұрын мазерлердің, яғни индукцияланған сәулелену принципінде жұмыс істейтін микротолқынды күшейткіштердің өнертабысы болды. Сондықтан бастапқыда лазерлер оптикалық мазерлер деп аталды. жүктеу/скачать 18,74 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|