Физматлит Нелинейная оптика Делоне Николай Борисович

В книге кратко излагаются основы физики конденсированных сред, физики поверхности, являющейся одним из краеугольных камней столь модных сегодня нанотехнологий. При этом выдержан удачный баланс между экспериментом и теорией. Для теоретического объяснения экспериментальных данных широко использована квантовая физика. Четко прослежены общие свойства различных форм существования конденсированных сред. Обсуждаются переходные состояния между различными формами, а также основные физические законы, единые для всех форм вещества • Для студентов старших курсов университетов, а также аспирантов, молодых специалистов и инженеров

Обзор посвящен обсуждению современной точки зрения на природу света. Сначала приводятся результаты знаменитого опыта Т. Юнга со светом, проходящим через два отверстия. Результаты этого опыта убедили физиков, что свет - это волны в среде, где он распространяется. Далее рассматриваются результаты экспериментов, в которых в начале XX века был исследован фотоэффект - процесс вырывания электронов из металла ультрафиолетовым излучением. Интерпретация результатов этих экспериментов, данная А. Эйнштейном, убедительно показала, что свет - это поток частиц, а не волна в среде. В заключение приводится современное положение квантовой физики о корпускулярно-волновом дуализме свойств вещества, в том числе и света. Согласно современным представлениям, свет - это объект не классической, а квантовой физики, а классические формы проявления в виде волны или частиц определяются условиями его взаимодействия с веществом детектирующего прибора

Излагаются физические основы методов измерения магнитных и электрических полей, токов, а также электрофизических характеристик веществ, включая высокочастотные и сверхвысокочастотные методы. Значительное внимание уделено особенностям измерений в условиях сильных импульсных полей и способам борьбы с электромагнитными помехами. Для студентов и аспирантов физико-технических специальностей вузов, а также научных работников и инженеров, занимающихся физическими измерениями

Нелинейная оптика - одна из наиболее интересных областей физики. Особое значение она приобрела после изобретения оптических квантовых генераторов - лазеров. В интенсивных полях современных лазеров возникают новые явления, а хорошо известные оптические явления приобретают новые черты. Все эти новые эффекты объединяет нелинейная зависимость их протекания от интенсивности света • Нелинейной оптикой активно занимаются исследователи многих стран. Уже первые результаты имеют большую научную и практическую ценность. Именно средствами нелинейной оптики удалось, например, создать мощные генераторы ультрафиолетового излучения и совершенно новые для оптики - перестраиваемые генераторы когерентного оптического излучения • Предлагаемая книга - первая книга по нелинейной оптике, опубликованная в США, - написана крупным американским физиком Н

Рассматриваются современные достижения в области исследования процессов линейного и нелинейного распространения непрерывного и импульсного лазерного излучения в объемных и фотонно-кристаллических средах. Приводятся результаты исследования и особенностей функционирования волоконных лазеров, создаваемых живой природой фотонно-кристаллических объектов, а также фотонных информационных систем, основанных на применении динамических голографических фильтров. Дано описание распределенных волоконно-оптических измерительных систем, перспективных для создания систем мониторинга. Изложены физические основы сверхнизкого лазерного охлаждения атомов и рассмотрены области его практического применения. Развита теория оптических и нелинейно-оптических свойств гетерогенных наноструктурированных систем и приведены результаты их экспериментального исследования

В монографии развиваются специальные варианты редуктивной теории возмущений, которые позволяют привести трехмерные динамические уравнения нелинейной теории упругости для пластин, слоистой среды и оболочек к более простым: двумерным и одномерным моделям. Первые порядки такой теории сводятся к традиционным уравнениям для пластин и оболочек. Получены новые существенно нелинейные модели, которые корректно учитывают граничные условия на поверхностях образцов, взаимодействие продольных и поперечных мод деформации материала, геометрическую и физическую нелинейности среды, изменения инерционных свойств деформируемых поверхностей из-за локальных изменений их кривизны. На этой основе аналитически описаны узоры из вмятин и новые типы солитонов, которые образуются на поверхностях перечисленных систем на начальной (нелинейно-упругой) стадии изменения их формы

Описываются основные модели нелинейной науки, их свойства и методы исследования. Уделено внимание практически всем «знаменитым» уравнениям нелинейных волновых процессов: Кортевега-де Вриза, Гинзбурга - Ландау, Зельдовича - Франк-Каменецкого, синус-Гордона, Ходжкина-Хаксли, Фитц Хью-Нагумо, нелинейному уравнению Шредингера, уравнениям солитонов в протеинах и ДНК. Наряду с основными понятиями теории волновых процессов изложены современные методы, основанные на теории рассеяния, теории возмущений. Рассматриваются вопросы динамики нелинейных квантово-механических решеток. Книга хоть и носит вводный характер, содержит строгие формулировки и ряд доказательств. Мастерское изложение, наличие большого числа упражнений и предметного указателя позволяют использовать ее и как справочник, и как пособие для самообразования

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований нелинейных эффектов для волн, распространяющихся в средах с периодическим пространственным изменением характеристик. Для оптического и СВЧ-излучений такие среды — это цепочки молекул и цепочки металлических наночастиц, фотонные кристаллы и наборы световодов, плазмонные решетки и метаматериалы, то есть искусственные среды, формируемые периодически повторяющимся набором субволновых элементов — «метаатомов». Для волн атомной материи — конденсатов Бозе-Эйнштейна — родственными системами являются наведенные светом периодические решетки. Сочетание периодичности структуры и нелинейности отклика приводит к целому ряду ярких квантовых и классических эффектов, таких как разнообразные нелинейные резонансы, самоканалирование, обеспечивающее волноводное распространение излучения в линейно однородной среде, и локализованные (солитоноподобные) структуры

Книга содержит статьи ведущих российских и зарубежных ученых, посвященные истории и новейшим достижениям в теории управления и в теории нелинейных систем - в областях, связанных с пионерскими работами В. А. Якубовича, 80-летний юбилей которого отмечался в 2006 г. Лемма Якубовича-Калмана устанавливает связь между частотными методами и методами функций Ляпунова и применяется в разных областях, таких как устойчивость, адаптация, оптимальное управление, странные аттракторы. В цикле статей В. А. Якубовича, опубликованных в 1963-70 гг. , развит метод, названный им методом матричных неравенств, который позволяет найти частотные критерии для ряда свойств нелинейных систем. Эти методы до сих пор являются базовыми в современной теории управления и в теории систем

Книга является практически исчерпывающим введением в современную квантовую оптику и охватывает широкий спектр вопросов, в том числе: неклассические состояния света, методы инженерии и реконструкции квантовых состояний, квантовую томографию, метод ВКБ и фазу Берри, динамику волновых пакетов и интерференцию в фазовом пространстве, квантовые осцилляции Раби, квантовые распределения в фазовом пространстве и методы их измерения, процессы затухания и усиления поля в резонаторах, динамику ионов в ловушках, оптику атомов в квантованных световых полях, квантовое перепутывание как инструмент для квантовых измерений. Оригинальный подход с акцентом на фундаментальную роль пространства фазовых переменных позволяет автору очень наглядно излагать и интерпретировать разнообразные разделы квантовой оптики, облекая книгу в форму, тонко дополняющую другие издания в этой области

В сборник включены работы за 2010-2013 гг. , посвященные исследованиям фундаментального и прикладного характера в области нелинейной и хаотической динамики, управлению в условиях неопределенности, оптимизации, стабилизации и устойчивости сложных систем и вопросам их применения в биотехнологии, информатике, экономике и других высокотехнологичных сферах деятельности. Для специалистов по автоматическому управлению, аспирантов и студентов, интересующихся современным состоянием теории обратной связи и ее приложениями

Учебное пособие посвящено основам поляризационной оптики - новому направлению оптики, которое сформировалось в последнее время благодаря бурному развитию поляризационно-оптических приборов и применению поляризованного света в технике, биологии и медицине. Излагаются основные методы поляризационного анализа, которые позволяют решать задачи трансформации состояния поляризации анизотропным оптическим трактом с учетом деполяризирующих факторов, а также определять поляризационные характеристики оптических резонаторов. Подробно описаны поляризаторы, фазовые пластинки, оптические вращатели, компенсаторы и другие поляризационные устройства. Книга содержит множество примеров, имеющих прикладное значение. Впервые подробно рассмотрены поляризационные аберрации излучения