Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Наконец, если
411
при этом с помощью зеркал добавить обратную связь на сигнальной или
холостой частоте, то усилитель превращается в генератор. В этой связи
"параметрическая сверхлюминесценция" может представлять интерес для
создания импульсных источников света с перестраиваемой частотой.
Параметрическое рассеяние света имеет еще одну особенность - оно
наблюдается лишь в кристаллах, не имеющих центра симметрии
(пьезокристаллы). Это связано с тем, что трехфотонные (один падающий и
два рассеянных) взаимодействия описываются нелинейной восприимчивостью
%(3) третьего порядка, а восприимчивости нечетных порядков равны нулю в
центросимметричных средах. Однако в центросимметричных средах (к которым
относятся и жидкости) наблюдается четырехфотонное параметрическое
рассеяние *, при котором два фотона накачки превращаются в пару фотонов с
другими частотами и направлениями распространения:
?"+& = ?! + ?". (18.31а)
Этот эффект, называемый также рассеянием света на свете, согласно
предсказаниям квантовой электродинамики, должен существовать в вакууме в
результате рождения виртуальных электрон-позитрон-ных пар. Вероятность
этого процесса обратно пропорциональна энергии рождения пары, равной 1
МэВ, и поэтому эффект крайне мал и до сих пор не наблюдался. Поскольку в
веществе энергия рождения пары электрон - дырка имеет порядок 1 эВ, то
должен существовать эффект "рассеяние света на свете" в веществе с
интенсивностью, на много порядков большей и поэтому доступной наблюдению,
что подтверждено опытами С. М. Рывкииа и др. До сих пор рассеяние света
на свете наблюдалось лишь в конденсированном веществе (в воде, в
кристаллах кальцита и CdS), нелинейность которого гораздо больше вакуума.
* Четырехфотонное параметрическое рассеяние света впервые было обнаружено
группой ученых Ленинградского физико-технического ин-та АН СССР им. А. В.
Ио рфе- А. А. Гринбергом, Н. И. Крамер, С. М. Рыбкиным, Н. М. Фишман и И.
Д. Ярошецким (ДЭТФ, Письма, 7, 324, 1968).
ПРИЛОЖЕНИЕ I
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ СВЕТА
Скорость света является важной физической величиной - фундаментальной
постоянной, знание которой необходимо как для чистой науки, так и для
практики. .Точное знание величины скорости света необходимо в
радиолокации, при управлении космическими полетами и т. д.
Эксперименты по измерению скорости света, повторявшиеся на протяжении
столетий (с 1607 г. по настоящее время), привели к существенному
пересмотру наших представлений. Поэтому интересно более подробно
остановиться на некоторых методах определения скорости света.
Метод Галилея. Первая идея об экспериментальном определении скорости
света была высказана Галилеем в 1607 г. Согласно Галилею, для измерения
скорости света два наблюдателя, снабженные фонарями, должны находиться на
большом расстоянии друг от друга, но в пределах прямой видимости. Первый
наблюдатель, открывая свой фонарь и отмечая этот момент времени,
направляет свет своего фонаря на второго наблюдателя. Второй наблюдатель,
увидев свет фонаря первого наблюдателя, открывает свой фонарь и тем самым
направляет свет своего фонаря к первому наблюдателю. Первый наблюдатель,
увидев свет фонаря второго наблюдателя, отмечает момент приема света.
Промежуток времени между двумя отмеченными первым наблюдателем моментами,
согласно Галилею, есть время, необходимое для распространения света от
первого наблюдателя до второго и обратно. Скорость света в этом случае
может быть вычислена, если удвоенное расстояние между двумя наблюдателями
разделить на интервал времени, прошедший между двумя отмеченными первым
наблюдателем моментами *. Если принять во внимание, что время,
необходимое человеку для того, чтобы воспринять световой сигнал и открыть
фонарь, а также фиксировать время, составляет десятые доли секунды, в то
время как если бы даже два наблюдателя Галилея находились на расстоянии,
равном диаметру земной орбиты, для распространения света от одного
наблюдателя к другому необходимы сотые доли секунды, то становится ясной
нереальность определения скорости света вышеописанным опытом - величина
интервала времени между двумя фиксированными моментами обусловлена не
тем, какое расстояние прошел свет, а реакцией наблюдателей.
Метод Ремера. Первый удачный эксперимент по определению скорости света
был произведен датским астрономом О. Ремером в 1676 г. в Парижской
обсерватории Ремер, пользуясь "естественными часами" - периодически
повторяющимся затмением спутника Юпитера, - фактически измерил время
прохождения светом диаметра земной орбиты.
Основу опыта Ремера составляет наблюдение затмения крупнейшего спутника
Юпитера Ио (рис. 1.1).
Период обращения Ио вокруг Юпитера составляет Т0 = 1,77 сут. Затмения
происходят в моменты, когда Юпитер, будучи на одной прямой с Солнцем и
спутником, находится между ними. Если бы Земля покоилась относительно
Юпитера, то затмение Ио происходило бы через равные промежутки времени
Т0. Но, как известно, Земля вращается вокруг Солнца с орбитальной
