Читать «Большая Советская Энциклопедия (ОП)» онлайн - страница 100

  Огромную роль в развитии волновой О. сыграло установление связи величин e и m с молекулярной и кристаллической структурой вещества (см. , , ). Оно позволило выйти далеко за рамки феноменологического описания оптических явлений и объяснить все процессы, сопровождающие распространение света в рассеивающих и анизотропных средах и вблизи границ разделов сред с разными оптическими характеристиками, а также зависимость от l оптических свойств сред — их дисперсию, влияние на световые явления в средах давления, температуры, звука, электрического и магнитного полей и многое др.

  В классической волновой О. параметры среды считаются не зависящими от интенсивности света; соответственно, оптические процессы описываются линейными (дифференциальными) уравнениями. Выяснилось, однако, что во многих случаях, особенно при больших интенсивностях световых потоков, это предположение несправедливо; при этом обнаружились совершенно новые явления и закономерности. В частности, зависимость показателя преломления от напряжённости поля световой волны (нелинейная поляризуемость вещества) приводит к изменению угла преломления светового пучка на границе двух сред при изменении его интенсивности, к сжатию и расширению световых пучков ( и его самодефокусировка), к изменению спектрального состава света, проходящего через такую (нелинейную) среду (генерация оптических гармоник), к взаимодействию световых пучков и появлению в излучении т. н. комбинационных частот, выделенных направлений преимущественного распространения света (параметрические явления, см. ) и т.д. Эти явления рассматриваются , получившей развитие в связи с созданием .

  Хорошо описывая распространение света в материальных средах, волновая О. не смогла удовлетворительно объяснить процессы его испускания и поглощения. Исследование этих процессов ( , фотохимических превращений молекул, закономерностей и пр.) и общие термодинамические соображения о взаимодействии электромагнитного поля с веществом привели к выводу, что элементарная система (атом, молекула) может отдавать энергию электромагнитному полю (или, напротив, получать её от него) лишь дискретными порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения n (см. ). Поэтому световому электромагнитному необходимо сопоставить поток квантов света — , распространяющихся в вакууме со с = 2,99·10⁹ см /сек . Фотоны обладают энергией h n, импульсом с абсолютной величиной h n/c и массой h n/c ² (их масса покоя равна нулю, см. ), а также h /2p; здесь h = 6,65·10²⁷ эрг /сек — . В простейшем случае энергия, теряемая или приобретаемая изолированной квантовой системой при взаимодействии с оптическим излучением, равна энергии фотона, а в более сложном — сумме или разности энергий нескольких фотонов (см. ). Явления, в которых при взаимодействии света и вещества существенны квантовые свойства элементарных систем, рассматриваются квантовой О. методами, развитыми в и , а оптические явления, не связанные с изменением собственных состояний квантовых систем (например, , ), могут трактоваться в рамках как классических волновых, так и фотонных представлений.