Оптика. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Оптика (от греч. optike - наука о зрительных восприятиях) - раздел физики, в к-ром изучаются оптическое излучение (свет), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества. Оптич. излучение представляет собой эл--магн. волны, и поэтому О. - часть общего учения об эл--магн. поле. Оптич. диапазон длин волн

охватывает ок. 20 октав и ограничен с одной стороны рентг. лучами, а с другой - микроволновым диапазоном радиоизлучения. Такое ограничение условно и в значит. степени определяется общностью техн. средств и методов исследования явлений в указанном диапазоне. Для этих средств и методов характерны формирование оптич. изображений предметов, основанное на волновых свойствах излучения, с помощью приборов, линейные размеры к-рых много больше длины волны

излучения, а также применение приёмников света, действие к-рых основано на квантовых свойствах (см. ниже). По традиции О. принято подразделять на геометрическую, физическую и физиологическую.

Геометрическая О., не рассматривая вопрос о природе света, исходит из эмпирич. законов его распространения и использует представление о световых лучах, преломляющихся и отражающихся на границах сред с разными оптич. свойствами и прямолинейных в оптически однородной среде.
Методы геом. О. позволяют изучать условия формирования оптпч. изображений объекта как совокупности изображений отд. его точек и объяснить мн. явления, связанные с прохождением оптич. излучения в разл. средах, в т. ч. неоднородных (напр., искривление лучей в земной атмосфере вследствие непостоянства её показателя преломления, образование миражей, радуг). Наиб. значение геом. О. (с частичным привлечением волновой О., см. ниже) имеет для расчёта и конструирования оптич. приборов - от очковых линз до сложных объективов и огромных астр. инструментов. Благодаря развитию вычислит. математики и применению совр. вычислит. техники такие расчёты достигли высокого совершенства и сформировалось отд. направление, получившее назв. вычислительной О.
По существу отвлекается от физ. природы света и фотометрия ,посвящённая гл. обр. измерению световых величии. Фотометрия представляет собой методич. основу исследования процессов испускания, распространения и поглощения излучения по результатам его действия на приёмники излучения. Ряд задач фотометрии решается с учётом закономерностей восприятия человеческим глазом света и его отд. цветовых составляющих. Изучением самих этих закономерностей занимается физиологич. О., смыкающаяся с биофизикой и психологией и исследующая механизмы зрения.

Физическая О. рассматривает проблемы, связанные с процессами испускания света, природой света и световых явлений. Утверждение, что свет есть поперечные эл--магн. волны, явилось результатом огромного числа эксперим. исследований дифракции света, интерференции света, поляризации света, распространения света в анизотропных средах (см. Кристаллооптика, Оптическая анизотропия). Совокупность явлений, в к-рых проявляется волновая природа света, изучается в крупном разделе физ. О. - волновой оптике. Её матем. основанием служат общие ур-ния классич. электродинамики - Максвелла уравнения .Свойства среды при этом характеризуются макроскопич. материальными константами - значениями диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемостивходящими в ур-ния Максвелла в виде коэффициентов. Эти значения однозначно определяют показатель преломления среды:

Феноменологич. волновая О., оставляющая в стороне вопрос о связи величин

(определяемых экспериментально) со структурой вещества, позволяет объяснить все эмпирич. законы геом. О. и установить границы её применимости. В отличие от геометрической, волновая О. даёт возможность рассматривать процессы распространения света не только при размерах формирующих (или рассеивающих) световые пучки систем, значительно больших длины волны излучения, но и при любом соотношении между ними. Во мн. случаях решение конкретных задач методами волновой О. оказывается чрезвычайно сложным. Поэтому получила развитие квазиоппшка, в к-рой процессы распространения, преломления и отражения волновых пучков с сечением >

описываются геометрически, но учитываются дифракц. вклады и тем самым волновая природа излучения. Формально такой геом. и волновой подходы также объединяются в геом. теории дифракции, в к-рой дополнительно к падающим, отражённым и преломлённым лучам геом. О. постулируется существование дифрагир. лучей.
Огромную роль в развитии волновой О. сыграло установление связи величин

с молекулярной и кристаллич. структурой вещества. Оно позволило выйти далеко за рамки феноменологич. описания оптич. явлений к объяснить все процессы, сопровождающие распространение света в рассеивающих и анизотропных средах и вблизи границ разделов сред с разными оптич. характеристиками, а также зависимость от

оптич. свойств сред (дисперсию), влияние на световые явления в средах температуры, давления, звука, электрич. и магн. полей и мн. др.
В классич. волновой О. параметры среды считаются не зависящими ни от интенсивности света, ни от времени; соответственно, оптич. процессы описываются линейными дифференц. ур-ниями с пост. коэффициентами. Однако во мн. случаях, особенно при больших интенсивностях световых потоков, это предположение несправедливо: показатель преломления зависит от напряжённости ноля световой волны (нелинейная поляризуемость вещества). Это приводит к совершенно новым явлениям и закономерностям, таким как изменение угла преломления светового пучка на границе двух сред при изменении его интенсивности, сжатие и расширение световых пучков (самофокусировка света и его самодефокусировка), изменение спектрального состава света, проходящего через нелинейпую среду (генерация оптич. гармоник), взаимодействие световых пучков в результате модуляции светом величин е(эпсилон) и появление в излучении комбинац. частот (параметрич. явления, см. Параметрический генератор света)и т. д. Эти явления рассматриваются нелинейной оптикой, получившей большое практич. значение в связи с созданием лазеров.
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 порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения

(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

а в более сложном - сумме или разности энергий неск. 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.
Двойственность природы света - наличие у него одновременно характерных черт, присущих и волнам, и частицам, - является частным случаем корпускулярно-волнового дуализма. Эта концепция была впервые сформулирована именно для оптич. излучения; она утвердилась как универсальная для всех частиц микромира после обнаружения волновых свойств у материальных частиц (см. Дифракция частиц)и лишь затем была экспериментально подтверждена для радиоизлучения (квантовая электроника ).Открытие квантовых явлений в радиодиапазоне во многом стёрло резкую границу между радиофизикой и О. Сначала в радиофизике, а затем в физ. О. сформировалось новое направление, связанное с генерированием вынужденного излучения и созданием квантовых усилителей и квантовых генераторов излучения (мазеров и лазеров ).В отличие от неупорядоченного светового поля обычных (тепловых и люминесцентных) источников, излучение лазеров обладает большой временной и пространств. упорядоченностью (когерентностью ),высокой монохроматичностью (

достигает ~10^-14, см. Монохроматическое излучение ),предельно малой, почти дифракционной расходимостью пучка и при фокусировке позволяет получать недостижимые ни для каких др. источников напряжённости электрия. поля, превышающие внутриатомные. Появление лазеров стимулировало пересмотр и развитие традиционных и возникновение новых направлений физ. О. Оказалось возможным практически реализовать идеи голографии, большую роль стали играть исследования статистики излучения (статистическая оптика), сформировалась как самостоят. раздел нелинейная оптика, получили развитие методы создания узконаправленных когерентных пучков света и управления ими (когерентная О.), в т. ч. методы и средства автоматич. управления оптич. системами, позволяющие компенсировать искажения световых пучков, проходящих через неоднородные среды (адаптивная оптика ).В этом плане большой интерес представляет обнаруженное и технически реализованное в разл. вариантах явление обращения волнового фронта. Особую важность приобрело изучение круга явлений, связанных с воздействием интенсивных световых потоков на вещество, и начала быстро развиваться лазерная технология. Развитие лазерной техники привело к новому подходу при создании оптич. элементов и систем и, в частности, потребовало разработки новых оптич. материалов, пропускающих без их повреждений интенсивные световые потоки (силовая О.).
Практические применения. Все разделы О. имели и имеют многочисл. практич. применение. Задачи рационального освещения улиц, помещений, рабочих мест на производстве, зрелищ, историч. и архитектурных памятников и пр. решаются светотехникой на основе геом. О. и фотометрии с учётом законов физиологич. О.; при этом используются достижения физ. О. (напр., для создания люминесцентных источников света) и оптич. технологии (изготовление зеркал, светофильтров, экранов и т. д.). О. решает задачи получения в разл. спектральных областях изображений, соответствующих оригиналам как по геом. форме, так и по распределению яркости. Геом. О. с привлечением физ. О. даёт ответ на вопрос, как следует построить оптич. систему, чтобы каждая точка объекта изображалась также в виде точки при сохранении геом. подобия изображения объекту. Она указывает на источники искажений изображения и их уровень в реальных оптич. системах (см. Аберрации оптических систем).
Возможности получения оптич. образов без применения фокусирующих систем рассматривает голография, в основу к-рой положена идея об однозначной связи формы тела с пространственным распределением амплитуд и фаз распространяющихся от него (рассеянных им) световых волн. Для регистрации распределения амплитуд и фаз поля в голографии используется монохроматич. излучение. Поэтому бурное развитие голографии связано с открывшимися в результате разработки лазеров возможностями получать интенсивные когерентные оптич. ноля, а также с её широкими практич. применениями (изучение плазмы, исследование деформации тел, распознавание образов, обработка информации и т. д.). Оптич. явления и методы, разработанные в О., широко применяются для аналитич. целей и контроля в самых различных областях науки и техники. Особенно большое значение имеют методы спектрального анализа и люминесцентного анализа, основанные на связи спектров испускания, поглощения и рассеяния со структурой атомов и молекул и внутри- и межмолекулярными взаимодействиями. По виду спектров и их изменению со временем или под действием на вещество внеш. факторов можно установить атомный и молекулярный состав, агрегатное состояние и внутр. структуру вещества, проследить за кинетикой и деталями протекающих в нём физ. и хим. процессов. Совр. развитие спектроскопии тесно связано с использованием лазеров, к-рые не только расширили возможности её классич. разделов, но и привели к развитию нового направления - линейной и нелинейной лазерной спектроскопии. Достижения в области генерирования сверхкоротких (пико- и фемтосекундных) световых импульсов определили прогресс спектроскопии пикосекундных импульсов, позволяющей исследовать кинетику быстропротекающих внутри- и межмолекулярных процессов, в частности в биол. объектах. Большое практич. значение имеет дпстанц. зондирование атмосферы с помощью лазерных устройств (лидары) и определению присутствия в ней малых примесей разл. веществ.
Уникальной чувствительностью обладают измерит. устройства, использующие интерференцию света. Интерферометры широко применяют для измерений длин волн и изучения структуры спектральных линий, определения показателей преломления прозрачных сред, абс. и относит. измерений длин, измерений угл. размеров звёзд и др. космич. объектов. В промышленности интерферометры используют для контроля качества и формы поверхностей, регистрации небольших смещений, обнаружения по малым изменениям показателя преломления непостоянства температуры, давления или состава вещества и т. д. Созданы лазерные интерферометры с уникальными характеристиками, расширившие возможности интерференц. методов за счёт большой мощности и высокой монохроматичности излучения лазеров.
Явление поляризации света лежит в основе ряда методов исследования структуры вещества с помощью многочисл. поляризационных приборов. По изменению степени поляризации (деполяризации) света при рассеянии и люминесценции можно судить о тепловых и структурных флуктуациях в веществе, флуктуациях концентрации растворов, о внутри- и межмолекулярной передаче энергии, структуре и расположении излучающих центров и т. д. Широко применяются поляризационно-оптический метод исследования напряжений, возникающих в твёрдых телах (напр., при механич. нагрузках), по изменению поляризации прошедшего через тело света, а также метод исследования свойств поверхности тел по изменению поляризации при отражении света (эллипсометрия). В кристаллооптике поляризац. методы используются для изучения структуры кристаллов, в хим. промышленности - как контрольные при произ-ве оптически активных веществ (см. Сахариметрия ),в оптич. приборостроении - для повышения точности отсчётов приборов (напр., фотометров).
Широкое распространение получили дифракционные решётки как диспергирующие элементы в спектральных приборах (монохроматорах, спектрографах, спектрофотометрах и др.) и как элементы резонаторов в лазерах с перестройкой частоты излучения. Они используются также в качестве ответвителей монохроматич. (лазерного) излучения (см. Дифракционный ответвитель ),велика их роль в интегральных оптич. устройствах. Дифракция на ультразвуке в прозрачных средах позволяет определить упругие константы вещества, а также создать акустооптич. модуляторы света (см. также Акцстооптика), применяемые в светодальномерах, оптич. локаторах и системах оптической связи.
Оптич. методы, основанные на анализе рассеяния света, послужили одной из существенных основ становления молекулярной физики и её приложений. Так, нефелометрия даёт возможность получать данные о межмолекулярном взаимодействии в растворах, определять размеры и молекулярную массу макромолекул полимеров, а также частиц в коллоидных системах, взвесях и золях. Ценные сведения о структуре уровней энергии молекул, их взаимодействии и строении вещества даёт изучение комбинационного рассеяния света и Мандельштама - Бриллюэна рассеяния. Использование лазеров резко увеличило информативность спектроскопии рассеяния, привело к открытию вынужденных рассеяний и к развитию нового направления, основанного на воздействии лазерного излучения на распределение рассеивающих частиц (молекул) по энергетич. состояниям (активная лазерная спектроскопия).
Чрезвычайно широка сфера практич. применений фотоэлектронных приборов, основанных на квантовых оптич. явлениях, - фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей, фотодиодов, фотосопротивлений, электронно-оптических преобразователей, передающих телевизионных трубок и т.д. Фотоэлементы используются не только для регистрации излучения, но и как устройства, преобразующие лучистую энергию Солнца в электрич. энергию (солнечные батареи). Фотохим. действие света лежит в основе фотографии и изучается в спец. области, пограничной между химией и О., - фотохимии. Изменение оптич. свойств веществ под действием света (фотохромизм)используется при разработках новых систем записи и хранения информации для нужд вычислит. техники и создания защитных светофильтров, автоматически увеличивающих поглощение света при возрастании его интенсивности. Получение мощных потоков монохроматпч. лазерного излучения с разными длинами воли открыло пути к разработке методов лазерного разделения изотопов и стимулирования направленного протекания хим. реакций, позволило О. найти новые, нетрадиц. применения в биофизике (воздействие лазерных световых потоков на биол. объекты на молекулярном уровне) и медицине. В технике использование лазеров привело к появлению оптич. методов обработки материалов (см., напр., Лазерный отжиг ).Благодаря возможности с помощью лазеров за короткое время концентрировать на площадках с линейными размерами ~10 мкм большие мощности излучения интенсивно развивается оптический метод получения высокотемпературной плотной плазмы с целью осуществления УТС (см. Лазерный термоядерный синтез).
Успехи О. стимулировали развитие оптоэлектроники. В её задачу входит разработка оптич. устройств для замены элементов и отд. блоков в вычислит. машинах, а также разработка новых подходов к решению задач вычислит. техники и обработки информации на основе принципов голографии и когерентной оптики. Техн. основой оптоэлектроники является интегральная оптика ,предлагающая для решения её задач широкое использование волноводных систем и многофункциональных миниатюрных модулей с линейным и нелинейным преобразованием оптич. излучения. С появлением лазеров дальнейшее развитие получили оптич. дальнометрия (см. Светодальномер), оптическая локация и оптическая связь .Оптич. дальномеры применяются в геодезич. практике, при строит. работах и пр. Методами оптич. локации было уточнено расстояние до Луны, ведётся слежение за ИСЗ; по линиям лазерной оптич. связи ведутся телефонные переговоры и передаются изображения. Создание световодов с малым затуханием повлекло за собой практич. разработки систем кабельной оптич. связи, имеющей ряд преимуществ по сравнению с электрич. проводной связью.
Физиологическая О. изучает строение и функционирование всего аппарата зрения - от глаза до коры мозга; разрабатывается теория зрения, восприятия света и цвета. Результаты физиологич. О. используются в медицине, физиологии, технике при разработке разнообразных устройств - от осветит. приборов и очков до цветного кино и телевидения. (Подробнее см. в ст. Физиологическая оптика, Зрение, Колориметрия.)

Исторический очерк. Древние греки (Аристотель, Платон, Евклид) нашли законы прямолинейного распространения и отражения света. В ср. века стали известны эмпирич. правила построения изображений, даваемых линзами; ок. 1590 3. Янсен (Z. Janssen) построил первый двухлинзовый микроскоп; в 1609 Г. Галилей (G. Galilei) изобрёл телескоп. Точные законы преломления света были экспериментально установлены ок. 1620 В. Снеллиусом (W. Snellius, см. Снелля закон преломления) и в 1637 Р. Декартом (R. Descartes). Последующей формулировкой Ферма принципа (1660) был завершён фундамент построения геом. О.
Дальнейшее развитие О. связано с открытиями дифракции и интерференции света [Ф. Гримальди (F. M. Grimalcli), опубликовано в 1665], двойного лучепреломления [Э. Бартолин (Е. Bartolin), 1669] и с работами И. Ньютона (I. Newton), P. Гука (R. Hooke) и X. Гюйгенса (Ch. Huygens). Ньютон обращал большое внимание на периодичность световых явлений и допускал возможность их волновой интерпретации, но отдавал предпочтение корпускулярной концепции света, считая его потоком частиц, действующих на эфир. Движением световых частиц через эфир переменной плотности и их взаимодействием с материальными телами, по Ньютону, обусловлены преломление и отражение света, цвета тонких плёнок, дифракция света и его дисперсия. Именно Ньютон осознал поляризацию как "изначальное" свойство света, объясняемое определ. ориентацией световых частиц по отношению к образуемому ими лучу. X. Гюйгенс полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира, распространяющиеся с большой, но конечной скоростью. Первое её эксперим. определение произвёл в 1676 О. Рёмер (О. Ch. Romer, см. Скорость света ).Наиб. вкладом Гюйгенса в О. является Гюйгенса - Френеля принцип, а также объяснение двойного лучепреломления. Однако Гюйгенс не разработал последовательно волновую теорию света, к-рая выдержала бы противопоставление воззрениям Ньютона.
Победа волновой О. связана с работами Т. Юнга (Th. Young) и О. Френеля (A. J. Fresnel). В 1801 Юнг сформулировал принцип интерференции, позволивший ему объяснить цвета тонких плёнок (см. Полосы равной толщины ).Опираясь на этот принцип, Френель по-новому истолковал принцип Гюйгенса, дал удовлетворит. волновое объяснение прямолинейности распространения света и объяснил многочисл. дифракц. явления. В опытах Френеля и Араго (D. F. Arago) было установлено, что волны, поляризованные перпендикулярно друг другу, не интерферируют; это дало основания высказать идею о поперечности световых колебаний, исходя из к-рой Френель построил теорию кристаллооптич. явлений. Т.о., все известные к тому времени оптич. явления получили волновую интерпретацию. Детальная разработка представлений о свете как поперечных упругих колебаниях эфира приводила к необходимости искусств. теоретич. построений (так, эфир наделялся свойствами твёрдого состояния и в то же время допускалось, что в нём могут свободно перемещаться тела). Эти трудности были разрешены при последоват. развитии учения Дж. К. Максвелла (J. С. Maxwell) об эл--магн. поле. Основываясь на открытии М. Фарадея (М. Faraday), Макснелл пришёл к выводу, что свет есть эл--магн., а не упругие волны.
Первым указанием на непосредств. связь электромагнетизма с О. было открытие Фарадеем (1848) вращения плоскости поляризации света в магн. поле (Фарадея эффект ).Далее было установлено, что отношение эл--магн. и электростатич. единиц силы тока но абс. величине и размерности совпадает со скоростью света с [В. Вебер (W. Weber) и Ф. Кольрауш (F. Kohlrausch), 1856]. Максвелл теоретически показал, а Г. Герц (Н. R. Hertz) в 1888 подтвердил экспериментально, что изменения эл--магн. поля распространяются в вакууме именно с этой скоростью. В прозрачной среде скорость света

т. е. определяется диэлектрич. и магн. проницаемостями среды. Открытие в 1862 Ф. Леру (F. P. Leroux) аномальной дисперсии, к-рая связана с поглощением света, привело к представлению о веществе как совокупности осцилляторов, с к-рыми взаимодействует свет (В. Зельмейер, 1872). В 90-х гг. 19 в. П. Друде (P. Drude), Г. Гельмгольц (Н. Helmholtz) и X. Лоренц (Н. A. Lorentz) при разработке электронной теории строения вещества объединили идею об осцилляторах и эл--магн. теорию света. Представление об электронах как об осцилляторах, к-рые входят в состав атомов и молекул и способны совершать в них колебания, позволило описать мн. оптич. явления, в т. ч. нормальную и аномальную дисперсию. Подтверждением представлений о том, что излучение и поглощение света определяются поведением электронов в атомах, явилось открытие в 1896 П. Зееманом (P. Zeeman) и истолкование в 1897 Лоренцем действия магн. поля на частоты излучения и поглощения атомов (Зеемана эффект). В полном согласии с теорией Максвелла оказалась и величина давления света, измеренная П. Н. Лебедевым в 1899. Эл--магн. теория света стала отправным пунктом и при создании относительности теории. Плодотворность классич. электродинамич. теории света Максвелла - Лоренца неоднократно подтверждалась и в дальнейшем, напр. при истолковании И. Е. Таммом и И. М. Франком (1937) эффекта Черенкова - Вавилова излучения, в выдвижении Д. Габором (D. Gabor, 1947) идеи голографии (с записью волнового ноля в одной плоскости), в разработке оригинального направления трёхмерной голографии, начало к-рому положили работы Ю. Н. Денисюка (1962), и т.д.
Электродинамич. теория, однако, оказалась недостаточной для описания процессов поглощения и испускания света. М. Планк (М. Planck), анализируя спектры излучения абсолютно чёрного тела, пришёл к заключению (1900), что элементарная колебат. система (атом, молекула) отдаёт волновую энергию эл--магн. полю или получает её от него не непрерывно, а порциями, пропорциональными частоте колебаний, - квантами. Работы Планка и А. Эйнштейна (A. Eiaslein, 1905), к-рый приписал квантам кроме энергии также импульс и массу, вернули О. мн. черты корпускулярных представлений. Интенсивность эл--магн. поля в квантовой О. определяет вероятность обнаружения фотона, а структура поля отражает квантовую структуру ансамбля элементарных излучателей (атомов, молекул) и распределение актов излучения во времени. Т. о., при сохранении физ. смысла поля фотоны, возникающие при актах испускания света и существующие только при движении со скоростью света, приобрели черты материальных частиц. Фотонные представления позволили Эйнштейну объяснить осн. законы фотоэффекта ,впервые исследованные А. Г. Столетовым в 1888 - 90; они дают наглядное истолкование существованию КВ-границы в тормозном излучении электронов, Комптона эффекти ,открытому в 1923, стоксову сдвигу частоты излучения фотолюминесценции, комбинац. рассеянию света [открытому в 1928 Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом и независимо Ч. В. Раманом (Ch. V. Raman)] и др. явлениям взаимодействия света с веществом.
В совр. О. квантовые представления не противопоставляются волновым, а сочетаются на основе квантовой механики и квантовой электродинамики. Квантовая теория позволила дать интерпретацию спектрам атомов, молекул и ионов, объяснить воздействие электрич., магн. и акустич. полей на спектры, установить зависимость характера спектра от условий возбуждения и т. д. Примером обратного влияния О. на развитие квантовой теории может служить открытие собств. механич. момента - спина - и связанного с ним собств. магн. момента у электрона и др. частиц, повлёкшее за собой установление Паули принципа (1926) и истолкование сверхтонкой структуры спектров [В. Паули (W. Pauli), 1928].
Наиб. важное событие совр. О. - эксперим. обнаружение и создание методов генерации вынужденного излучения атомов и молекул. Вынужденно испущенный фотон дублирует фотон, вызвавший переход, н, если имеется активная среда с инверсией населённости, этот процесс может многократно повторяться - происходит усиление нач. светового потока. Добавление к такому квантовому усилителю оптич. обратной связи превращает его в оптич. квантовый генератор (лазер). Первые квантовые генераторы (в сантиметровом диапазоне длин волн - мазеры) были созданы А. М. Прохоровым, Н. Г. Басовым и Ч. Таунсом (Ch. H. Townes) в 1954. В наст. время (90-е гг.), используя разл. методы получения инверсной населённости, строят лазеры на твёрдых, жидких, газообразных и плазменных средах. Их появление стимулировало дальнейшее развитие традиц. областей О. и привело к возникновению совершенно новых научных и техн. направлений (нелинейная и параметрич. О., оптич. обработка материалов), сделало возможным практич. реализацию и широкое применение ранее высказанных идей (голография, УТС, оптич. компьютер).

Литература по оптике

Знаете ли Вы, что "тёмная материя" - такая же фикция, как черная кошка в темной комнате. Это не физическая реальность, но фокус, подмена.
Реально идет речь о том, что релятивистские формулы не соответствуют астрономическим наблюдениям, давая на порядок и более меньшую массу и меньшую энергию. Отсюда сделан фокуснический вывод, что есть "темная материя" и "темная энергия", но не вывод, что релятивистские формулы не соответствуют реалиям. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.