Свет и вещество
Эта часть книги посвящена физике взаимодействия света и вещества. В общих чертах это взаимодействие представляется следующим образом. Электромагнитное поле световой волны воздействует на заряженные частицы среды, заставляя их совершать вынужденные колебания на частоте поля. При этом часть энергии светового поля передается частицам — световая волна поглощается. Колеблющиеся электроны, в свою очередь, становятся источниками вторичных световых волн. Интерференция этих волн приводит к тому, что скорость распространения световой волны в среде становится меньше, чем скорость света в вакууме и, кроме того, зависит от частоты света. Это явление называется дисперсией света. Одно из ярких проявлений дисперсии — разложение белого света в спектр с помощью стеклянной призмы — было продемонстрировано Ньютоном. Другой пример — изменение формы и длительности светового импульса при его распространении в диспергирующей среде.
Своеобразные оптические явления происходят на границе раздела сред. Здесь вторичное излучение, испускаемое частицами обеих сред, интерферирует таким образом, что имеет место сильное нарушение прямолинейности распространения света: возникают отраженный и преломленный лучи. На отражении и преломлении света основано действие зеркал, линз и призм. Явление полного внутреннего отражения позволяет передавать свет по оптическому волокну. Силы светового давления, возникающие при отражении и преломлении, можно использовать для управления движением микрочастиц.
В анизотропных средах (кристаллах) смещение заряженных частиц под действием электрического поля световой волны происходит не в направлении поля, а в направлении, определяемом структурой кристалла. Вследствие этого распространение света в кристалле имеет ряд специфических особенностей. Одна из них — двойное лучепреломление света на границе анизотропной среды.
Наконец, в сильном световом поле, достигаемом в сфокусированных лазерных пучках, становится существенной нелинейность (энгармонизм) вынужденных колебаний элементарных осцилляторов среды. С нею связан целый класс новых оптических явлений — явлений нелинейной оптики — общей чертой которых является сильная зависимость от интенсивности света. Это такие явления как генерация оптических гармоник, самофокусировка и вынужденное рассеяние света.
Резюмируя, отметим, что взаимодействие света с веществом предоставляет ■широкие возможности как для управления светом, так и для исследования вещества.
