Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Калитеевский Н.И. -> "Волновая оптика" -> 174

Волновая оптика - Калитеевский Н.И.

Калитеевский Н.И. Волновая оптика — М.: Высшая школа, 1995. — 463 c.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка): volnovayaoptika1995.djvu
Предыдущая << 1 .. 168 169 170 171 172 173 < 174 > 175 >> Следующая

Заметим, что в современной физике часто используют полуклассический метод, представляющий собой комбинацию квантового и классического описания явлений. В приложении к проблемам, рассматриваемым в этой книге, этот метод сводится к соединению квантово-механического исследования среды (свойств атомов и молекул) и использования законов классической 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. § 8.4, 8.5), 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 ее, представляется совершенно естественным. В XX в. спор, который вели в свое время великие физики Ньютон и Гюйгенс, выглядел бы совершенно нелепым. Хорошо известно, что наличие этих двух внешне противоречивых теорий отражает сложную дуальную природу света, характерную для всей окружающей нас материи.
461
Так, например, общепринято представление о свободном электроне 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 о*гдать предпочтение какому-либо одному способу описания явления, так как нельзя поставить опыт, который позволил бы сделать однозначный выбор между описанием в терминах волн и в терминах корпускул.
Развитие современной оптики отражает основные идеи квантовой механики, в которой вероятность нахождения частицы в какой-либо области пространства характеризуется функцией, волновые свойства которой очевидны. Переход от волновой оптики к корпускулярной теории света происходит так, как это требует квантовая механика, и использование принципа дополнительности Бора представляется в данном случае вполне уместным.
Следует учитывать, что развитие современной оптики - это развитие как электромагнитной теории света, так и физики фотонов. Такое утверждение необходимо подчеркнуть, так как иногда высказывается точка зрения, сводящаяся к представлению об электромагнитной теории света как о науке, завершенной трудами ее создателя Максвелла и других знаменитых физиков, работавших на рубеже XIX и XX вв. Все последующие успехи оптики часто связывают только с развитием физики фотонов. Такая точка зрения неправильна и несовременна, так как при этом фактически противопоставляются две стороны одного и того же сложного процесса, требующего дуального описания.
Для иллюстрапии 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 важно вспомнить, так как 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 не ясны. В то же время создание первых когерентных излучателей в далекой инфракрасной области спектра в значительной степени было следствием широкого внедрения в оптику радиофизических представлений, и сводить эти выдающиеся работы только к развитию фотонной физики было бы неправильно.
Можно также заметить, что осмыслить понятие вынужденного излучения с позиций какой-либо одной теории света достаточно трудно. Для того чтобы описать усиление сигнала («отрицательное поглощение»), удобно пользоваться терминами квантовой оптики, сводя вопрос к рождению новых фотонов при прохождении светом активной среды. Но при последующем описании свойств таких фотонов удобно пользоваться терминами и понятиями волновой оптики, указав, что фазы вторичных волн жестко связаны (полностью скоррелированы).
Заметим также, что при создании методов и приборов современной оптики физики всегда объединяют в своем мышлении волновую теорию света и фотонную оптику.
462
Как же нужно теперь строить изложение курса физической оптики? Следует учитывать, что строгое исследование оптики как синтеза волновых и корпускулярных представлений должно проводиться на базе квантовой механики, а в некоторых разделах и квантовой электродинамики. Весьма заманчивым представляется создание такого курса, завершающего университетское обучение по некоторым физическим специальностям, но эта задача чрезвычайно трудна.
Представляется, что изучение содержащегося в данной книге материала совершенно необходимо для всех, собирающихся работать в различных областях современной физики и техники, и что книга подготавливает читателя к более полному и всестороннему рассмотрению различных проблем бурно развивающейся оптики.
Предыдущая << 1 .. 168 169 170 171 172 173 < 174 > 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed