Калитеевский Н.И. - Волновая оптика (1070655), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Суп<ествует псреходная область явлений — давление света, эффект Доплера и некоторые другие, которые можно просто истолковать в рамках как той, так и другой теории. Характерно, что учет релятивистских эффекгов обязателен и в электромагнитной теории, й в фотонной физике. Заметим, что в современной фиаике часто используют тэк называемый полуклассический метод, представляющий собой комбинацию квантового и классического описания явлений. В приложении к проблемам, рассматриваемым в этой книге, этот метод сводится к соединению квантовомеханичес кого исследования среды (свойств атомов и молекул) и использования законов класси.
ческой электродинамики (уравнения Максвелла) для электромагнитного поля. Такой метод приводит к успеху при решении большинства задач оптики. Лишь в тех случаях, где необходим учет шумов (флуктуации, спонтанное излучение лазера и др.), нужно принимать во внимание не только дискретность процессов поглощения и излучения света атомами, но и квантование электромагнитного поля (т. е. использовать квантовую электродинамику).
Интересно отметить, что фотоэффект, при истолковании которого было впервые введено понятие фотона (см. 4 8.4, 8.6), может быть полностью описан в рамках полуклассического метода. Возрождение на новой основе корпускулярной теории света и то, что она не противостоит волновой теории, а дополняет се, представляется совершенно естественным. В ХХ в. спор, который вели в свое время великяе физики Ньютон и Гюйгенс, выглядел бы сонершенно нелепым. Хорошо известно, что наличие этих двух внешне противоречивых теорий отражает сложную дуальную природу света, характерную для всей окружающей нас материи. Так, например, общепринято представление о свободном электроле как о частице. Действительно, существование такого электрона можно зафиксировать соответствующими приборами, приспособленными для регистрации заряженных частиц.
Но вместе с тем можно экспериментально выявить волновые свойства свободного электрона, которые описываются волнами де Бройля и используются в технике при расчете электронного микроскопа. Поэтому нельзя отдать предпочтение какому-либо одному способу описания явления, так как нельзя поставить опыт, который позволил бы сделать однозначный выбор мех<ду описанием в терминах волн и в терминах корпускул. Развитие современной оптики отражает основные идеи квантовой механи. ки, в которой вероятность нахождения частицы в какой-либо области пространства характеризуется функпней, волновые свойства которой очевидны. Переход от волновой оптики к корпускулярной теории света происходит так, как этого требует квантовая механика, и использование принципа дополнительности Бора представляется в данном случае вполне уместным.
Ограничимся высказанными весьма общими положениями, так как вопрос о дуализме света подробно рассматривается в большом числе книг, написанных крупнейшими специалистамяэ. » См., например, заключительные главы третьего выпуска фейнмановскнх лекций по физике. М., аМир», 1966. 318 Следует учитывать, что развитие современной оптики — это ра ни~не аан элскзромагпигной теории света, так и физики фотонов 1!ослсдпсс полово ья< необходимо подчсркиутгь так как иногда высказывается точка зрения, гяодяигаяся к прсдсзавлсиию об электромагнитной теории света как о науке, завершенной трудами ее создателя Максвелла и других знаменитых физиков, работавших па рубеже Х1Х и ХХ вв. Все последующие успехи оптвки часго связывают только с развитием физики фотонов. Такая точке зрения неправильна и несовременна, так как при этом фактически противопоставляются две стороны одного и того же сложного процесса, требующего дуального описания.
Для иллюстрации этих общих рассуждений обратимся к истории создания когерентных источников света (лазеров). Как уже указывалось, понятие вынужденного излучения было введено Эйнштейном в 1916 г. при выводе формулы Планка. Об этом на кно упомянуть потому, что долгие годы лишь бесспорная справедливость формулы Планка убеждала физиков в том, что вынужденное излучение должно существовать, хотя условия, при которых оно может проявиться в оптическом диапазоне, были совершенно неясны. В то же время соаданне первых когерентных излучателей в инфракрасной области спектра в значитатьной степени было следствием широкого внедрения в оптиху радиофизических представлений, и сводить эти выдающиеся работы только к развитию фотонной физики было бы совершенно неправильно. Если вернуться к существу рассматриваемой проблемы, то можно заметить, что осмыслить понятие вынужденного излучения с позиций какой-либо одной теории света достаточно трудно.
Для того чтобы описать усиление сигнала (чотрнцательиое поглощеннеа), удобно пользоваться терминами квантовой оптики, сводя вопрос к рождению новых фотонов при прохождении светом активной среды. Но при последующем описании свойств таких фотонов удобно польаовагься терминами и понятиями волновой оптики, указав, что фазы вторичных волн будут жестко связаны (полностью скоррелированй). Заметим также„что прн создании методов и приборов современной оптики физики всегда обьединяют в своем мышлении волновую теорию света н фотонную оптику.
В силу этих соображений возникает сложный вопрос о том, как нужно теперь строить изложение курса физической оптики. Следует учигывать, что строгое исследование оптики как синтеза волновых и корпускулярных представлений должно проводиться иа базе квантовой механики.
Весьма заманчивым представляется создание такого курса, завершающего университетское обучение по некоторым физическим специальностям, но эта задача чрезвычайно трудна. Данная книга преследует более скромные цели и рассчитана иа менее подготовленного читателя. Представляется, что изучение содержащегося в ней материала совершенно необходимо для всех, собирающихся работать в различных областях современной физики и техники, и что книга подготовляет читателя к более полному и всестороннему рассмотрению различных проблем бурно развивающейся оптики. ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Аберрация оптачеснпх снстем 26! — звездная 323 — сферическая 283 — хроматнческая 283 Активность онтнческая 103 †1 Аннэотропня 86 — в электрическом поле 93 — 95 — прн деформациях 92, 93 Апертура чнсловая 292 Астнгматнзм 282 Бнпрнзма Френеля 150 Вектор плотностн потока энергия 31, 50, 82 Вероятность перехода 118 — — вынужденного 358 — — спонтанного 357 Волна бегущая 23 — затухающая 52, 76 — квазимонохроматнческая 29,!4! — 145 н д.
— лнневно полярнзованная 19 н д. — монохроматяческая 20 — 29 н д. — неоднородная 69 — плоская 20-29 †, скорость раснространення 6, 34 — 42 — стоячая 42 — 46 — сфернческая 46 — эллнптнческая, поляризованная !9, 20, 72, 76, 88 я д. Волновое число 22 Волновой пакет 36 Голограмма 295 — 301 Давленне световое 80-86 Двойное лучепреломлемне 37 — — нскусственное 92-95 — †, объясненяе по Гюйгенсу !01 вЂ К вЂ” — — — электромагнитной теории 99- 100 Диполь осцнлларующнй 47 — 50 Днспергнрующне элементы 257 Дксперснн свободной область 268 Днсперсяонная ирнвая !23 Днсперсвя 36 — аномальная 39, !!1, 122 — †, измерение 124, !81 — вещества 262, 284 — дяфракцнонной решетки 26! — ннтерферометра Фабрн — Пера 263, 264 — линейная 272 — яормальная 39, !1О, 1!6 — прнзмы 262, 263 — рентгеновских лучей !19 †, уравнение 113-115 — (Фушгция) шО-264 Дксторсня 265 Дяфракцнонная нартнна 211, 228 п д.
— —, максямумм 228-243 п д. — —,— главные Юв — 243 п д. — —, — побочные 23! — †, распределение пнтенснвностн 214, 2)3 я д. — —, — —, спнраль Корню 2!4, 215 — — функция впдямостн 240, 248 н д. Днфракцнонная решетка 236 — — амплитудная 244 — — отражательная 240, 243 к д. — —. полярнзующне войства 247 — — постоянная 240 — — с профвлнрованнмм штрнхом 243, 248 — †, современные типы 243 †2 — — фазовая 244 — теория микроскопа 'по Аббе 293, 294 — — оптическнх инструментов 282-294 ЗЭ) Днфракцня 205 н д. — «ваэнмонохроматяческай волны 229. 248 †2 — на крае экрана 213 — 215 — — — —.
графнческяй метод 213 — 215 — — пространственной структуре 273 †2 — — — — рентгеновскнх лучей 278 †2 — — щели 216, 217 —, параметр 217 —, порядок 238 к д. —, у~ох 230, 231 — УКВ-излучения 15, 216 — Фраунгофера 228 — 235 — — на правильной структуре 235-243 — — — щели 229 — 235, 254 — Френеля 214 — 218 — — на круглом отверстнн 213, 2!8 — частнчно когерентного света 248 †2 — — — †, вндпмость 248 — — — — на двух отверстнях 251 †2 — — — —, распределенне ннтевсашюстя 249 — 256 Диэлектрическая проннцаемость !4 к д. — — комплексная 78, 122 — †, тензор 95 Добротность 51, 269 Закон Брюстера 6! — Бугера 75 — смещення Внпа 343 — Снеллкуса 58 н д.
— сохранения электрического заряда 14 — — знергнн 30 — Стефана — Больцмана 342 — электромагннтной нндукцян 13 Затухание излучення 52, 349 —, ноэффяцнент 115, 350 Зеркало Ллойда 162 Зона волновая 47 — — днполя 47 Зоны Френеля 207-214 я д.
Излучевне днполя 46-52 — вынужденное 138, 358 — тепловое 334 Импульс (волновой пакет) 36 — фотона 374 Инварнапт Лагранжа — Гельмгольца 227 Интенсивность 32, 63 н д. Интерференцнн айертура !51-157 — порядок 137 — условие макскмума Щу — — мнннмума 137 Интерференцнанная картнна 136 — — в палярнзованном свете 161 — †, локалнзацня 152, 164 †!70 — — яестацяонармая 187, 188 — — стационарная 138, 187 , Фуякцв» вяднмостн !39 141, 153 156 192 Интерференционные полосы 132 я д. — —, крнтернй резкостн 192 — —, локализация !64-170 — — равного наклона 169 — — равной толщины 167 — —, ширина 138, !55, 198 Интерференцнонйый слой !72 — — дпзлектрнческяй ! 70-! 74 — Фильтр 204 Интерференцня 132 я д.
— волн квазямонохроматнческнх 141, 250 — — монохроматнческнх 133. 136 — — — с взакмно перпенднкулярной полярнзацней 158 — — †, условие возинкновення 133, !34 — днфрагвровавшях пучков 235 — 240, 249 — многолучевая !72, 190 — 204 — полярнзованных лучей 158 — !64 Интерференция при протяженном источнике 162 -157 †, применение в ма~розою!и 176, 188 — 190, 200 — Рентгенонскнт лучок 278, 279 Иитерферометр двутлучсвой 174 †1 — Жанена 175 — Майкельсоиа !81, 187 — Рождественско1 о 176 — 180 — Фзбри — Пора 100 — ?04, 2Ь9 — — †. дисперсия 26! Когеренп!ость 8, 112 и д — времсннйя 135, 184 —, время 145, 185, 188 —, длина 145, 185, 188, 251 — квззнмоиохроматнческих волн 184 — прн дифракцни 248 †2 — пространственна» 135, 152 †1 —.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
