Взаимодействие с фотонами. Оптика

Глава IX ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФОТОНАМИ. ОПТИКА А. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 63. Введение [c.249]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ с ФОТОНАМИ. ОПТИКА [ГЛ. IX [c.250]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФОТОНАМИ. ОПТИКА [c.252]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФОТОНАМИ. ОПТИКА 1ГЛ. IX [c.304]

С другой стороны, нейтрон по своим физическим свойствам сильно отличается от Y-кванта. Поэтому нейтронная оптика имеет ряд совершенно своеобразных черт. Отличие нейтронной оптики от обычной обусловлено следующими основными причинами. Во-первых, электромагнитное излучение взаимодействует с электронами атомных оболочек, а нейтроны в основном взаимодействуют с ядрами (важное исключение будет рассмотрено в п. 7), Возникающие в связи с этим особенности будут рассмотрены в пп. 3, 4. Во-вторых, нейтрон имеет большую массу покоя, в то время как масса покоя фотона равна нулю. На волновом языке это означает, что у нейтронов связь частоты с длиной волны и скорость распространения волн совершенно иные, чем у электромагнитного излучения. Именно, для нейтронов [c.550]

До сих пор мы рассматривали свет с оптико-геометрической точки зрения, т. е. так, как он нам представляется в повседневной жизни. Более подробные исследования показали, что по своей природе свет — это электромагнитные волны. В некоторых физических явлениях, особенно при генерации света и при его взаимодействии с материей, проявляются корпускулярные свойства света. При анализе голографических задач мы будем базироваться в основном на волновых свойствах света и лишь частично, когда речь пойдет о технических средствах реализации голографических экспериментов, коснемся способа описания света как потока фотонов. [c.22]

Последнее, что надо отметить, это взаимосвязь тех процессов, которые обсуждались выше и относились к взаимодействию на атомарном уровне, с нелинейной оптикой конденсированных сред. Как хорошо известно (см., например, [11.40]), такая основная обобщенная характеристика среды как нелинейная восприимчивость, непосредственно связана с многофотонным матричным элементом соответствующего порядка по числу поглощенных фотонов, т.е. с основной нелинейной характеристикой атома, образующего данную конденсированную среду. При этом характеристики нелинейной восприимчивости, например, ее зависимость от частоты излучения, определяются соответствующей зависимостью многофотонного матричного элемента, т.е. характером взаимодействия на атомарном уровне. [c.294]

Весьма интересна последняя фраза в этом высказывании. Для того чтобы происходило рассеяние корпускул друг на друге, необходимо допустить, что их масса не постоянна. На языке квантовой оптики это соответствует тому, что изменяется частота света. Такое явление действительно наблюдается при взаимодействии лазерных пучков в прозрачных средах, например в кристаллах, при определенных условиях. Оно относится к нелинейно-оптическим явлениям. При этом действительно происходит взаимодействие фотонов друг с другом (тогда как в вакууме или воздухе фотоны практически не взаимодействуют). Ну как же тут не вспомнить упоминавшееся ранее замечание Ломоносова о том, что в прозрачных твердых телах световые корпускулы обязательно должны взаимодействовать друг с другом [c.23]

Нелинейная оптика ее сущность и первые шаги 211 9.2. Фотонная структура процессов взаимодействия света с веществом 219 9.3. Явления, основанные на многофотонном поглощении 227 9.4. Преобразование частоты света [c.127]

Оптика линейная и нелинейная нелинейно-оптические явления. Световые пучки в вакууме или в воздухе проходят один сквозь другой, не оказывая друг на друга какого-либо возмущения. В этом проявляется принцип суперпозиции световых волн, из которого следует линейность уравнений классической оптики. На фотонном языке суперпозиция световых волн означает, что фотоны непосредственно друг с другом не взаимодействуют. [c.211]

Хорошо описывая распространение света в материальных средах, волновая О. не смогла удовлетворительно объяснить процессы его испускания и поглощения. Исследование этих процессов (фотоэффекта, фотохим. превращений молекул, закономерностей спектров оптических и пр.) и общие термодинамич. соображения о взаимодействии эл.-магн. поля с веществом привели к выводу, что элементарная система (атом, молекула) может испускать или поглощать энергию эл.-магн. поля лишь дискретными иорциями (квантами), пропорциональными частоте излучения V (см. Излучение). Поэтому световому эл.-магн. полю сопоставляется поток квантов света — фотонов, распространяющихся в вакууме со скоростью света. В простейшем случае энергия, теряемая или приобретаемая изолиров. квантовой системой при взаимодействии с оптич. излучением, равна энергии фотона йv, а в более сложном— сумме или разности энергий иеск. фотонов (см. Многофотонные процессы). Эффекты, в к-рых при взаимодействии света и вещества проявляются квантовые свойства элементарных систем, рассматриваются квантовой оптикой методами, развитыми в квантовой механике и квантовой электродинамике. [c.419]

НЕЙТРОННАЯ ОПТИКА, раздел нейтронной физики, в рамках к-рого изучается вз-ствие медленных нейтронов со средой и с эл.-магн. и гравитац. полями. В условиях, когда длина волны де Бройля нейтрона Х=Штр т — масса нейтрона, V — его скорость) сравнима с межат. расстояниями или больше их, существует нек-рая аналогия между распространением в среде фотонов и нейтронов. В Н. о., так же как и в световой оптике, есть неск. типов явлений, описы ваемых либо в лучевом приближении (преломление и отражение нейтронных пучков на границе двух сред), либо в волновом (дифракция в периодич. структурах и на отд. неоднородностях). Комбинационному рассеянию света соответствует неупругое рассеяние нейтронов круговой поляризации света можно сопоставить (в первом приближении) поляризацию нейтронов. Аналогию между нейтронами и фотонами усиливает отсутствие у них электрич. заряда. Однако в отличие от квантов эл.-магн. поля не троны, двигаясь в среде, в осн. взаимодействуют с ат. ядрами, обладают магн. моментом и массой покоя, вследствие чего скорость распространения тепловых нейтронов в 10 —10 раз меньше, чем для фотонов той же длины волны. [c.453]

Отметим простоту и изя1цность проведенного вывода и укажем, что в рамках волной оптики (см. 2.6) получение аналогичной формулы потребовало больших усилий. Однако при решении других задач можно встретиться с обратной ситуацией. Так, например, истолкование всех тонкостей интерференции и дифракции света методами фотонной физики оказывается более сложным, чем в волновой оптике. В заключении книги кратко исследовано соотношение электромагнитной теории света и физики фотонов, а сейчас продолжим рассмотрение элементарных актов взаимодействия света и вещества в рамках физики фотонов. [c.447]

Представление о площади импульсов играет важную роль в теории резонансного взаимодействия эл.-магн. излучения с веществом, в радиоспектроскопии, лазерной спектроскопии, нелинейной оптике резонансных сред. (См. также Затухание свободной поляризации, Оптическая нутация, Самоиндуцированная прозрачность, Спиновое эхо, Фотонное эхо.) Имеются также обобщения этого понятия на случай многофотонных процессов. [c.583]

Данная книга содержит описание как волновых, так и корпускулярных свойств света. Однако большее внимание уделено волновым свойствам. Обусловлено это тем, что большинство физических явлений, связанных с взаимодействием излучения и вещества, адекватно описывается так называемой полуклассической теорией. В этой теории поле оптического излучения рассматривается как классическое электромагнитное поле, подчиняющееся уравнениями Максвелла, тогда как поведение атомов вещества описывается квантовой механикой. Полуклассическая теория приводит к успеху при решении большинства задач оптики. Лишь в некоторых задачах, где необходим учет шумов (например, флуктуации лазерного излучения), нужно принимать во внимание не только дискретность процессов поглощения и испускания света атомными системами, но и сам факт квантования поля излучения (т. е. нужно использовать квантовую электродинамику). Интересно отметить, что даже фотоэффект, при объяснении которого в физику впервые было введено понятие фотона, может быть полностью описаи в рамках полуклассической теории. [c.10]

Вполне закономерным является тот факт, что относительная слабость и сила электронных и оптических методов прослеживаются тем или, иным путем уже в самих основах физики междуэлектронных или меледуфотонных взаимодействий. По этому поводу заметим, что между электронами существует сильное взаимодействие, в то время как между фотонами — слабое. Отсюда следует, что электроны хорошо подходят для использования в переключающих операциях, столь важных в вычислениях, а фотоны хороши для осуществления связи между переключателями, создавая связи, свободные от вредных эффектов взаимодействия, создающих перекрестные наводки и емкостную паразитную нагрузку. Однако соглашаться с такими утверждениями было бы преждевременно вследствие существования квантовых потерь, сопровождающих как преобразование электрона в фотон, так и фотона в электрон. Исследования и разработка направлены на поиск путей замены длинных внут-рикомпьютерных соединений оптическими каналами связи, поскольку именно длинные соединения создают для электронных устройств жесткие проблемы с выделением мощности, быстродействием и занимаемым объемом для электронных устройств [26]. Это, естественно, слишком далеко от реализации оптикой всех ее возможных преимуществ в многопроцессорных архитектурах, пригодных для символьных вычислений. [c.342]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...