ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ

ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ

(7 семестр, 36 часов)

1. Электрические волны в среде.Уравнения Максвелла-Лоренца для четких значений электронного и магнитного поля. Учет атомной структуры вещества. Мультипольное разложение. Усреднение уравнений Максвелла-Лоренца. Формула для электронной поляризации среды. Связь меж чертами среды и векторами поля; феноменологический и микроструктурный подходы.

2. Феноменологическая теория оптических восприимчивостей.Многофункциональная связь меж поляризацией ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ вещества и полем. Разложение функционала в ряд по степеням поля. Линейные и нелинейные функции отклика среды. Тензорный нрав функций отклика. Временная и пространственная нелокальность отклика. Тензоры оптических восприимчивостей. Частотная и пространственная дисперсия. Тензор линейной восприимчивости. Соотношения Крамерса-Кронига. Нелинейные восприимчивости второго и третьего порядков. Главные нелинейные оптические эффекты. Характеристики ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ тензоров оптических восприимчивостей. Внутренняя симметрия. Пространственно-частотные перестановочные соотношения для тензоров нелинейных восприимчивостей. Соотношения Клейнмана. Наружняя симметрия. Воздействие симметрии оптических сред на характеристики оптических восприимчивостей.

3. Традиционные модели поляризации вещества.Модели гармонического и ангармонического осцилляторов. Линейная и нелинейная поляризация среды. Резонансное поведение восприимчивостей. Газ свободных электронов как модель для описания ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ оптических параметров плазмы. Лоренцева нелинейность. Нелинейно-оптический отклик плазмы.

4. Способ матрицы плотности в теории взаимодействия излучения с веществом. Незапятнанные и смешанные состояния квантовых систем. Уравнение фон Неймана для матрицы плотности. Учет взаимодействия квантовой системы с окружающей средой ("термостатом") и полем излучения. Матрица плотности, усредненная по состояниям "термостата". Смысл диагональных и недиагональных ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ частей матрицы плотности в энергетическом представлении. Упругие и неупругие процессы релаксации. Дифференциальные уравнения для усредненной матрицы плотности.

5. Двухуровневое приближение. Простые уравнения для матрицы плотности двухуровневой системы. Времена продольной и поперечной релаксации. Квазистационарное приближение в теории резонансных процессов. Вероятности принужденных и спонтанных переходов. Нестационарное возбуждение. Виртуальные переходы.

6. Приближенные решения уравнений ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ для матрицы плотности.Решение уравнений способом возмущений. Действие квазимонохроматических полей. Однофотонные и многофотонные квантовые переходы. Двухфотонное поглощение и испускание. Принужденное и спонтанное комбинационное рассеяние света. Вероятности двухфотонных переходов.

7. Квантовый расчет отклика среды. Индуцированный полем дипольный момент атома. Тензор линейной поляризуемости атома. Нелинейные поляризуемости. Тензоры оптических восприимчивостей в ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ электродипольном приближении. Трактовка нелинейного отклика среды в определениях многофотонных процессов. Время "памяти" в среде. Резонансные характеристики восприимчивостей. Соотношения перестановочной симметрии для тензоров оптических восприимчивостей. Воздействие симметрии среды. Сходимость ряда разложения поляризации по степеням поля.

8. Волновые уравнения в нелинейной оптике.Связанные волны в нелинейной оптике. Методмедленно меняющихся амплитуд. Уравнениядля связанных волнв приближении ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ плоских волн и в первом приближении теории дисперсии.

9. Принужденное комбинационное рассеяние (ВКР) и двухфотонное поглощение. Двухфотонный резонанс и резонансные восприимчивости. Поляризация среды на частотах падающих волн. Простые уравнения для взаимодействия волн. Пространственная эволюция волн при двухфотонном поглощении. Усиление стоксовых компонент при принужденном комбинационном рассеянии. Параметрические процессы ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ в критериях двухфотонного резонанса.

10.Другие механизмы оптической нелинейности.Ориентационная нелинейность.Спонтанное ивынужденное рассеяние в крыле полосы Рэлея. Электрострикционный механизм нелинейности. Спонтанное и принужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна. Температурные эффекты. Фоторефрактивная нелинейность.

& Литература

1. И.Р. Шен. Принципы нелинейной оптики. - М., 1989

2. П.А. Апанасевич. Базы теории взаимодействия света с веществом. - Минск, 1977

3. Д.Н. Клышко. Физические базы ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ квантовой электроники. - М., 1986

4. С. Келих. Молекулярная нелинейная оптика. - М., 1981

5. С.А. Ахманов, Р.В. Хохлов. Проблемынелинейной оптики. - М., 1964

6. Н. Бломберген. Нелинейная оптика. - М., 1966

7. М.Б. Виноградова, О.Б. Руденко, А.П. Сухоруков. Теория волн. - М., 1991

Программку составил

доцент К.Н.Драбович

Задачки по курсу
Теория оптических процессов в веществе

1. Получить уравнения для ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ неспешных амплитуд световых волн, распространяющихся в нелинейной среде: а) для плоских волн в первом приближении теории дисперсии; б) для монохроматических пучков; в) для импульсов во 2-м приближении теории дисперсии.

2. Используя феноменологический подход, получить соотношения перестановочной симметрии для тензоров и , ответственных за генерацию 2-ой и третьей гармоник.

3. Отыскать ненулевые и ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ независящие составляющие тензора нелинейной восприимчивости для кристаллов класса (т.е. 2m) тетрагональной системы. Такие кристаллы имеют: 3 взаимно-перпендикулярных оси симметрии второго порядка x, y, z и две плоскости симметрии, проходящие через ось z и делящие напополам углы меж осями x и y.

4. На однородную плазму падает линейно ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ поляризованная электрическая волна с частотой w. Отыскать линейную и квадратичную поляризацию, индуцированную волной. Ограничиться вкладом свободных электронов, концентрация которых равна Ne.

5. Записать уравнения в плосковолновом приближении и первом приближении теории дисперсии для генерации 2-ой гармоники в среде с квадратичной нелинейностью.

6. Записать уравнения в плосковолновом приближении и первом приближении теории ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЕЩЕСТВЕ дисперсии для генерации третьей гармоники в среде с кубичной нелинейностью.

7. Записать уравнения распространения плоских монохроматических волн в критериях двухфотонного резонанса . Решить уравнения при критериях:

а) , , ,

б) , .

8. Решить задачку о содействии накачки и стоксовой волны при ВКР, не используя приближение данного поля. Групповые скорости волн равны меж собой.


teoriya-kadrovoj-politiki.html
teoriya-kategorizacii-brunera-subekt-orientirovannij.html
teoriya-klasterizacii-regiona.html