Головна
Українська Радянська Енциклопедія
Енциклопедичний словник-довідник з туризму
Юридична енциклопедія - Шемшученко Ю.С.
 
Головна arrow Українська Радянська Енциклопедія arrow нел-нер arrow НЕЛІНІЙНА ОПТИКА
   

НЕЛІНІЙНА ОПТИКА

— розділ фізичної оптики, який вивчає взаємодію інтенсивного світлового випромінювання з речовиною (твердим тілом, рідиною, газом). Така взаємодія призводить до появи нових, незнаних у рамках оптики слабких світлових пучків, явищ: зміна частоти світла, його самофокусування і самодефокусування, збільшення або зменшення коеф. поглинання, т. з. багатофотонні процеси тощо. Нелінійні оптичні явища відкрив С. І. Вавилов, який 1923 виявив зменшення поглинання урановим склом світла при збільшенні його інтенсивності. Бурхливий розвиток Н. о. почався лише після створення лазерів — джерел потужного когерентного випромінювання. В оптиці слабких світлових пучків (т. з. лінійній оптиці) характер оптичних процесів визначається лінійним зв'язком поляризації середовища (див. Поляризація діелектриків) р з напруженістю електр. поля світлової хвилі Е : р = μЕ, де μ — діелектрична сприйнятливість. Цей зв'язок випливає з класичної моделі взаємодії світла з речовиною, за якою поведінка атома в полі світлової хвилі еквівалентна коливанням гармонічного осцилятора. Він має місце при Е << Еа, де Еа = 10 7 ÷ 10 8 В/м — напруженість внутрішньоатомного поля. Під дією ж лазерного випромінювання, яке створює напруженість, близьку до Еа, атомний осцилятор здійснює негармонійні коливання, що призводить до нелінійної залежності р від Е. При (Е/Еа) < 1 її можна подати у вигляді ряду: р = μЕ + χЕ2 + θЕ3 +..., де χ, θ, ... — т. з. нелінійні сприйнятливості (за порядком величини χ ~1/Еа,

0 ~ 1/Е2а і т. д.). Нелінійною залежністю поляризації середовища від напруженості світлової хвилі пояснюються основні нелінійні оптичні явища. Так, при проходженні крізь середовище інтенсивної монохроматичної хвилі з частотою ω нелінійні складові поляризації χЕ2, θЕ3 і т. д. зумовлюють виникнення в ньому хвиль відповідно з частотами 2ω, Зω і т. д., тобто другої, третьої і т. д. оптичних гармонік. При певних умовах у другу гармоніку може переходити більш як 50% енергії падаючої хвилі, ефективність генерування 3-ї, 4-ї та ін. вищих гармонік набагато менша. Якщо в середовищі поширюються дві або більше інтенсивних хвиль з частотами ω1, ω2 і т. д., то поряд з їхніми гармоніками виникають хвилі комбінованих частот ω1 + ω2, ω1— ω 2 і т. д. Наявність складової θЕ3 призводить також до нелінійної зміни заломлення показника п середовища. До такої зміни можуть привести й ін. фактори, зокрема лазерне нагрівання середовища та електрострикція в світловому полі. В напівпровідникових кристалах великі нелінійні зміни п відбуваються внаслідок утворення значної концентрації вільних електронів. Якщо в області середовища, де проходить лазерний пучок, п зростає, то периферійні промені починають відхилятися до центра пучка і відбувається його самофокусування. В разі, коли п освітленої ділянки середовища стає меншим, ніж неосвітленої, спостерігається розширення пучка — його самодефокусування. До нелінійних оптичних явищ належить багатофотонне поглинання, при якому атом (молекула) переходить з одного енерг. рівня на ін. за рахунок поглинання кількох квантів світла (фотонів) у одному елементарному акті. Багатофотонне поглинання призводить до того, що середовище, яке було прозорим для слабкого випромінювання, стає непрозорим для інтенсивного. З ростом інтенсивності світлового пучка поглинання світла деякими речовинами може і зменшуватися. Таке "просвітлення" середовища пояснюється тим, що в сильному електромагн. полі більшість атомів (молекул) переходить у збуджений стан і не може поглинати світла. Нелінійні оптичні явища широко застосовують у квантовій електроніці, зокрема для розширення діапазону когерентного випромінювання. Дослідження з Н. о. дають принципово нові відомості про електронні властивості речовини. Питання Н. о. на Україні вивчають ін-ти фізики та напівпровідників АН УРСР, радіо-фіз. ф-т Київ. ун-ту, а також ін. н.-д. установи і кафедри ряду вузів республіки.

Літ.: Ахманов С. А., Хохлов Р. В. Проблемы нелинейной оптики. М.( 1964; Клышко Д. Н. Фотоны и нелинейная оптика. М., 1980; Бломберген Н. Нелинейная оптика. Пер. с англ. М., 1966; Ярив А. Квантовая электроника и нелинейная оптика. Пер. с англ. М., 1973.

М. С. Бродин.

 

Схожі за змістом слова та фрази