Читать «Проклятые вопросы» онлайн - страница 134

Выполнить этот простой рецепт весьма непросто. Даже в случае волн в кастрюльке с деформированным дном. Здесь рецепт звучит так: деформируйте стенки кастрюльки таким образом, чтобы при первом пробеге фронт волны коснулся её деформированных стенок повсюду одновременно. Благодаря тому что фронт волны на поверхности воды хорошо виден, это требование, хотя бы в принципе, выполнимо.

Иное дело — фронт световой волны. Сделать его видимым — сложная задача. Она может быть решена, например при помощи голографии. При помощи голографии можно достичь и главной цели — повернуть световую волну в обратном направлении так, чтобы в месте поворота фронт волны, бегущей обратно, точно совпал с фронтом приходящей волны.

САМООБРАЩЕНИЕ

Но группа учёных Физического института РАН достигла этой цели другим путём, более простым, чем голография. Они заставили саму исходную световую волну сформировать своеобразное «зеркало», отражение от которого заставляет отражённую волну вернуться обратно, повторяя во всех деталях путь волны, идущей в первоначальном направлении. Они назвали этот процесс самообращением волнового фронта.

Возможность самообращения реализуется только для очень мощного излучения, когда законы обычной оптики уступают место законам нелинейной оптики, появление которой предсказал С. И. Вавилов.

Б. Я. Зельдович (сын учёного, которого знает весь научный мир, академика Я. Б. Зельдовича) и его сотрудники решили привлечь к выполнению этой задачи процесс, называемый вынужденным рассеянием Мандельштама — Бриллюэна. Напомним, что на рубеже двадцатых годов нашего века советский учёный Л. И. Мандельштам и французский учёный Л. Бриллюэн независимо друг от друга предсказали, что неоднородности плотности вещества, порождаемые хаотическим тепловым движением молекул, приводят к столь же хаотическим изменениям показателя преломления, а следовательно, к рассеянию света, проходящего через это вещество. Такое рассеяние было позднее обнаружено Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом и подробно изучено Е. Ф. Гроссом.

Создание мощных лазеров внесло существенное изменение в процесс этого рассеяния. Свет от самых мощных нелазерных источников практически не влияет на свойства вещества, через которое он распространяется. Мощный лазерный свет, напротив, изменяет оптические свойства прозрачных тел. В частности, он приводит к значительным изменениям показателя преломления вещества. Это в свою очередь влияет на распространение света в веществе, сквозь которое проходят лучи мощного лазера. При этом вместе с мощностью лазерного пучка изменяется и процесс его распространения в веществе. Возникает самовоздействие лазерного излучения. Существует ряд веществ, свойства которых особенно сильно изменяются под действием мощного лазерного излучения. Учёные называют их нелинейными средами, имея в виду, что в них особенно заметны законы нелинейной оптики.

Если исходная лазерная волна обладает пространственной неоднородностью, например в результате прохождения через неоднородное вещество лазера-усилителя, то интенсивность этой волны сильно изменяется в пространстве. Когда такая неоднородная волна проникает в нелинейное вещество, она вызывает в нём сильные изменения показателя преломления. Эти изменения в свою очередь влияют на распространение лазерного излучения. При этом сильно увеличивается его рассеяние.