Излагается общая феноменологическая теория оптических свойств гиротропных кристаллов, обладающих также анизотропией диэлектрической или магнитной проницаемости и поглощения. В основу рассмотрения положены прямые (бескоординатные) методы тензорного исчисления, позволяющие в значительной степени упростить решение самых сложных и запутанных задач кристаллооптики. Необходимый математический аппарат в доступной форме подробно излагается в последней главе книги.
Поскольку гиротропные свойства кристаллов теснейшим образом связаны с проявлениями обычной анизотропии, сначала дано развернутое изложение ковариантной теории оптических свойств негиротропных кристаллов, в том числе магнитных и поглощающих. Большое внимание уделено граничным задачам, включая прохождение через кристаллопластинки света. Основу текста составляют авторские оригинальные результаты автора и его сотрудников.
Книга может быть полезна широкому кругу лиц, интересующихся вопросами кристаллооптики, физики твердого тела, а также научным работникам и инженерам. Изложение ведется на математически строгих основах, что позволит использовать объясненные в ней методы и аппарат при моделировании таких же для решения других задач, например изучения твёрдом магнитных свойств кристаллов.
Главная цель книги — познакомить студентов прежде всего с основными идеями и методами физики. Особое внимание обращено на разъяснение смысла физических законов и на сознательное применение их.
Несмотря на сравнительно небольшой объём, книга представляет собой серьёзное руководство по физике, обеспечивающее подготовку, достаточную для успешного усвоения в дальнейшем теоретической физики и других физических дисциплин.
Строгое решение оптических задач, связанных с вопросами распространения света, очень сложно и трудно, и такие решения существуют только для немногих случаев. Основная причина трудностей заключается в волновой электромагнитной природе света.
Почти всегда приходится ограничиваться приближенными методами и результатами. Геометрическая оптика, возникшая еще в древние времена, является наиболее грубым и простым методом решения оптических задач. Ученые об интерференции света несколько углубляют лучевую оптику, оставляя ее все же в состоянии приближенного метода.
Теория дифракции электромагнитных волн указала, наконец, путь точного решения оптических задач. Однако эта дорога настолько сложна и терниста, что сама теория дифракции, естественно, модифицируется в ряды упрощенных, приближенных методов разной степени точности. Помимо того, оптические задачи обычно разрешаются постольку ради для существующих и невозможных «светящихся точек», излучающая одинаково во все стороны.
Сборник задач по физической оптике составлен известными французскими учеными и предназначен для студентов, специализирующихся в области оптики и спектроскопии. Многие задачи будут полезны также и студентам других специальностей при изучении курса общей физики.
В книгу включено большое число разнообразных задач по важнейшим разделам физической оптики с учетом последних достижений в этой области (голография, лазеры и т. д.). Для всех задач приведены подробные решения, в которых разбираются как физическая, так и математическая стороны вопроса.
Книга представляет большой интерес для студентов университетов, педагогических и многих технических (оптико-механических, приборостроительных, физико-технических и т. п.) институтов, а также для преподавателей физических дисциплин.
Монография, основанная на работах автора, посвященных пятимерной теории поля.
Расcчитана на аспирантов и научных работников, специализирующихся в области теоретической физики.
Возникновение старейшего отдела оптики, так называемой геометрической оптики, относится к глубокой древности. Уже в «Оптике» Евклида (300 г. до н. э.) содержатся принципы прямолинейности световых лучей и основной закон отражения света. Геометрическая оптика имеет огромное практическое значение, но охватывает сравнительно узкую область световых явлений и носит несколько формальный характер в соответствии со своим названием.
В геометрической оптике не делается никаких предположений о природе света и действие оптических приборов рассматривается как результат отражения и преломления бесконечно узких световых пучков. Лишь в конце XVII в. оформилась как научная дисциплина физическая оптика, исходящая из определенных представлений о природе света и охватывающая гораздо более широкий круг явлений.
Однако сложность световых явлений привела к тому, что одновременно возникли две совершенно противоположные теории света: волновая и корпускулярная. Острая борьба между сторонниками обеих теорий длилась более 100 лет.
При выборе содержания и характера изложения предлагаемой книги я основывался на тех положениях, которые руководили мною при составлении ранее появившихся в том же издательстве трех частей настоящего труда, предназначенного для первого серьезного введения в теоретическую физику. При том объеме, который имеет в настоящее время теоретическая физика, и здесь опять речь может идти лишь о скучном выборе из имеющегося крайне богатого материала. При этом решающим было в первую очередь ограничение рамками классической волновой теории в ее применении к средам непрерывной плотности.
Поэтому я имел возможность уделить больше внимания систематическому изложению и развитию высказываемых положений, а также их связи с другими отделами теоретической физики. Этим обусловлены многочисленные ссылки на предшествующие тома настоящего труда, в которых цифра 1 указывает на общую механику, 2 — на механику деформируемых тел и 3 — на теорию электричества и магнетизма.
Сэр Исаак Ньютон впервые нашел свою теорию света и цветов еще в 1666 г. После передачи ему д-ром Барроу профессорской кафедры математики в Кэмбридже, он избрал это открытие в 1669 г. предметом своих публичных лекций в этом университете. В 1671 г. он начал сообщать его миру, описав отражательный телескоп в “Philosophical Transactions”.
В то же время он предполагал опубликовать свои лекции по оптике, в коих эти вопросы разбирались полнее вместе с трактатом о рядах и флюксиях. Но возникшие споры, от коих он очень страдал, заставили его отказаться от сего намерения. У него появился такой страх в отношении всего, похожего на полемику, что постоянные настояния друзей не могли заставить его напечатать его книгу “Оптику” ранее 1704 г.
Что же касаемо Лекций, они были положены в то время когда они читались, в архив университета. С них были сняты многие копии, ходившие по рукам среди интересовавшихся вопросом.
В книге на примере небольшого числа оптических эффектов разъясняются основные понятия и методы квантовой оптики. Предварительно даются необходимые сведения из квантовой механики и статистической физики. Основное внимание уделяется нескольким обнаруженным за последние 10—20 лет явлениям (эффект Брауна—Твисса, двухфотонное излучение, параметрическое и поляритонное рассеяние света), а также некоторым еще не наблюдавшимся эффектам (корреляция стоксовых и антистоксовых фотонов, существование нечетных моментов поля в тепловом излучении). Общей особенностью этих эффектов является то, что в них фотоны выступают по двое и наиболее ярко проявляются квантовые свойства света.
Попутно рассматриваются некоторые методические вопросы, например, влияние оптической нелинейности вещества на статистику его собственного теплового излучения. Устанавливаются феноменологические связи между подобными спонтанными и вынужденными процессами (обобщенные законы Кирхгофа). Рассматриваются возможные метрологические применения таких связей для абсолютной калибровки источников и приемников света.
Книга известных американских теоретиков Дж. Клаудера и Э. Сударшана представляет собой современный курс теоретической статистической оптики, в котором строго и вместе с тем достаточно ясно рассмотрены практически все основные вопросы этого нового актуального раздела физики.
Книга носит характер учебника — изложению квантовой теории предпослано рассмотрение классической статистической оптики, что облегчает знакомство с предметом. Вместе с тем она является первой монографией по этому вопросу и содержит ряд новых оригинальных результатов, публикуемых впервые.
Вопросы, рассматриваемые в книге, имеют большое значение для разработки теории оптических явлений, изучения процессов в лазерах, процессов регистрации излучения, рассеяния света и ряда других задач.
Книга рассчитана на физиков, научных работников и инженеров, специализирующихся в областях квантовой оптики и радиофизики. Ее можно рекомендовать также как учебное пособие для аспирантов и студентов-старшекурсников соответствующих специальностей.
