Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
уровни атомов обладают определенной шириной *,
* Уширение линии облегчает практическое осуществление генерации света.
Действительно, если энергетические уровни являлись бы геометрическими
линиями, то одновременное выполнение необходимых для генерации условий Е2
- (ц = hv и 2L = т'К имело бы место только при строго определенном
значении I. Малейшее изменение этого расстояния, которое может быть
связано с разными причинами, привело бы к прекращению генерации.
(17.10а)
(17.13)
386
2. Как известно из радиотехники, объем передаваемых информаций в единицу
времени пропорционален ширине полосы пропускания и растет с уменьшением
длины волны. По этой причине лазерное излучение является очень выгодным
носителем информации. Следует отметить, что при переходе к связи -
передаче информации с помощью лазерного излучения - возникают своего рода
технические трудности (необходимость в светоотводах, трудности модуляции
и демодуляции на высоких частотах и т. д.).
3. Возможность концентрировать большие энергии излучения в малых объемах
позволяет *:
а) осуществить испарение тугоплавких веществ;
б) сваривать тонкие детали в закрытых прозрачных для лазерного излучения
сосудах;
в) делать тончайшие отверстия в деталях из твердых веществ;
г) получить высокотемпературную плазму (еще в 1968 г. Прохорову и Басову
удалось достичь температуры Г *108 К и вызвать термоядерную реакцию под
действием лазерных лучей);
д) влиять на ход химических реакций;
е) вести тонкие операции внутри органов, внешне не повреждая их (лечение
отслаивания сетчатки глаза с "привариванием" отслоившейся сетчатки к
тканям глазного дна с помощью сфокусированного почти в одну точку
лазерного излучения).
4. Удалось сконструировать так называемый телевизионный лазерный
микроскоп, позволяющий достичь увеличения в 3000 раз.
5. С помощью лазеров удалось измерить расстояние между Землей и Луной с
высокой точностью.
6. Селективное возбуждение атомов и молекул лазерным излучением позволяет
осуществлять разделение изотопов. Селективно возбужденные атомы или
молекулы в составе смеси изотопов становятся химически активными и смогут
вступать в химическую реакцию, позволяя тем самым разделить изотопы.
Разделение изотопов можно осуществить также путем селективной ионизации
атомов или молекул лазерными лучами и последующим воздействием магнитного
поля.
7. Высокая когерентность лазерного излучения позволяет производить
объемное фотографирование (голография), о котором речь шла в гл. VIII.
8. Сверхмощные газодинамические лазеры применяются для резки металлов,
для плавления и сварки больших металлических и керамических конструкций с
близких или дальних расстояний, для подзарядки батарей искусственных
спутников Земли при их полете и т. д.
В заключение остановимся еще на одном из многочисленных применений
лазеров. В лаборатории квантовой радиофизики физического института АН
СССР под руководством Н. Г. Басова создан лазерный кинескоп -¦
электронно-лучевая трубка с лазерным экра-
* См Р э д и Дж. Действие мощного лазерного излучения. М., 1974.
389
ном для проекционного телевидения. В этом кинескопе вместо экрана с
люминофором используется тонкая (в тысячные доли сантиметра)
полупроводниковая пластинка площадью около 1 см2. Электронный луч,
скользящий по этой пластинке, заставляет ее генерировать и излучать свет.
Величина изображения в этом случае зависит от размеров применяемого
полупроводника. Если они равны размерам кадра кинопленки, то изображение
можно спроектировать на экран площадью 60 м2, Цвет изображения зависит от
выбранного полупроводника,
Глава XVIII ЭЛЕМЕНТЫ НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ
§ 1. НЕЛИНЕЙНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ СРЕДЫ И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ НЕЛИНЕЙНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ
ЯВЛЕНИЯ
Нелинейная поляризация. При взаимодействии сильного светом вого поля с
веществом зависимость между поляризацией среды и напряженностью
действующего светового поля не описывается материальным уравнением
линейной электродинамики - появляется нелинейная связь между Р и Е.
Удовлетворительное описание оптических явлений можно проводить
разложением вектора поляризации в ряд * по малому параметру Е/Е& < 1:
Р = Х^Е + %^Е2 + х(3)Е3 + ..., (18.1)
где у(г) = х - линейная восприимчивость; у(1), %(2) и т. д. - нелинейные
восприимчивости первого, второго порядков и т. д. Нелинейные
восприимчивости, подобно линейной, также определяются физическими
свойствами среды.
Классификацию различных нелинейных оптических явлений можно дать с единой
точки зрения, анализируя отдельные члены выражения (18.1), несмотря даже
на то, что в нем отсутствуют члены высших порядков. Поскольку каждый
последующий член примерно в Еа раз меньше (Еа - напряженность
внутриатомного поля) предыдущего, то вероятность обнаружения подобных
нелинейных эффектов, обусловленных соответствующими членами разложения
высших порядков, мала. Этим была связана невозможность обнаружения многих
нелинейных эффектов до появления мощных источников излучения - лазеров.
