IX. Международно-правовой режим 32 страница

Успехи О. стимулировали развитие оптоэлектроники. Первоначально она понималась как замена электронных элементов в счётно-решающих и др. устройствах оптическими. Затем (к концу 60 - нач. 70-х гг. 20 в.) стали разрабатываться принципиально новые подходы к решению задач вычислительной техники и обработки информации, исходящие из принципов голографии, и предлагаться новые технич. решения, основанные на применении микрооптич. устройств (интегральная О.). С появлением лазеров новое развитие получили оптич. далыюмерия (см. Светодалъномер, Электрооптический дальномер), оптическая локация и оптическая связь. В них широко используются элементы управления световым лучом электрическими сигналами (см. Модуляция света). Принципы действия мн. из этих элементов основаны на изменении характера поляризации света при его прохождении через электро- или магнито-активные среды (см. Магнитооптика, Керра эффект, Поккельса эффект, Фарадея эффект, Электрооптика). Оптич. дальномеры применяются в геодезич. практике, при строительных работах, в качестве высотомеров и пр. Методами оптич. локации было уточнено расстояние до Луны, ведётся слежение за искусственными спутниками Земли по линиям лазерной оптич. связи осуществляются телефонные переговоры и передаются изображения. Создание световодов с малым затуханием повлекло за собой разработки систем кабельной оптич. видеосвязи.

Практически нет ни одной области науки или техники, в к-рой не использовались бы оптические методы, а во многих из них О. играет определяющую роль.

Исторический очерк. О.- одна из древнейших наук, тесно связанная с потребностями практики на всех этапах своего развития. Прямолинейность распространения света была известна народам Месопотамии за 5 тыс. лет до н. э. и использовалась в Др. Египте при строит, работах. Пифагор в 6 в. до н. э. высказал близкую к современной точку зрения, что тела становятся видимыми благодаря испускаемым ими частицам. Аристотель (4 в. до н. э.) полагал, что свет есть возбуждение среды, находящейся между объектом и глазом. Он занимался атмосферной О. и считал причиной появления радуг отражение света каплями воды. В том же веке в школе Платона были сформулированы два важнейших закона геометрич. О.- прямолинейность лучей света и равенство углов их падения и отражения. Евклид (3 в. до н. э.) в трактатах по О. рассматривал возникновение изображений при отражении от зеркал. Главный вклад греков, явившийся первым шагом в развитии О. как науки, состоит не в их гипотезах о природе света, а в том, что они нашли законы его прямолинейного распространения и отражения (к а т о п т р и к а) и умели ими пользоваться.

Второй важный шаг состоял в понимании законов преломления света {диоптрика) и был сделан лишь много веков спустя. Диоптрич. опыты описывались Евклидом и Клеомедом (1 в. н. э.), о применении стеклянных шаров как зажигательных линз упоминали Аристофан (ок. 400 до н. э.) и Плиний Старший (1 в. н. э.), а обширные сведения о преломлении были изложены Птолемеем (130 н. э.); важность этого вопроса тогда состояла гл. обр. в его непосредств. связи с точностью астрономич. наблюдений. Однако законы преломления не удалось установить ни Птолемею, ни араб, учёному Ибн аль-Хайсаму, написавшему в 11 в. знаменитый трактат по О., ни даже Г. Галилею и И. Кеплеру. Вместе с тем в ср. века уже хорошо были известны эмпирич. правила построения изображений, даваемых линзами, и начало развиваться искусство изготовления линз. В 13 в. появились очки. По нек-рым данным, ок. 1590 3. Янсен (Нидерланды) построил первый двухлинзовый микроскоп. Первые же наблюдения с помощью телескопа, изобретённого Галилеем в 1609, принесли ряд замечат. астрономич. открытий. Однако точные законы преломления света были экспериментально установлены лишь ок. 1620 В. Снеллиусом (см. Снелля закон преломления) и Р. Декартом, изложившим их в " Диоптрике" (1637). Этим (и последующей формулировкой Ферма принципа) был завершён фундамент построения и практич. использования геометрич. О.

Дальнейшее развитие О. связано с открытиями дифракции и интерференции света (Ф. Гримальди; публикация 1665) и двойного лучепреломления (дат. учёный Э. Бартолин, 1669), не поддающихся истолкованию в рамках геометрич. О., и с именами И. Ньютона, Р. Гука и X. Гюйгенса. Ньютон обращал большое внимание на периодичность световых явлений и допускал возможность волновой их интерпретации, но отдавал предпочтение корпускулярной концепции света, считая его потоком частиц, действующих на эфир (этот термин для обозначения наделённой механич. свойствами среды - переносчика света ввёл Декарт) и вызывающих в нём колебания. Движением световых частиц через эфир переменной (вследствие колебаний) плотности и их взаимодействием с материальными телами, по Ньютону, обусловлены преломление и отражение света, цвета тонких плёнок, дифракция света и его дисперсия (Ньютоном же впервые подробно изученная). Ньютон не считал возможным рассматривать свет как колебания самого эфира, т. к. в то время на этом пути не удавалось удовлетворительно объяснить прямолинейность световых лучей и поляризацию света (впервые осознанную именно Ньютоном, хотя и следовавшую из классич. опытов Гюйгенса по двойному лучепреломлению). Согласно Ньютону, поляризация - " изначальное" свойство света, объясняемое определённой ориентацией световых частиц по отношению к образуемому ими лучу.

Гюйгенс, следуя идеям Леонардо да Винчи и развивая работы Гримальди и Гука, исходил из аналогии между многими акустич. и оптич. явлениями. Он полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира, распространяющиеся с большой, но конечной скоростью (Кеплер и Декарт считали скорость света бесконечной, Ньютон и Гук - конечной; впервые её величину экспериментально определил в 1676 О. Рёмер, см. Скорость света). Наибольшим вкладом Гюйгенса в О., не потерявшим ценности до сих пор, является Гюйгенса - Френеля принцип, согласно к-рому каждая точка фронта волнового возбуждения может рассматриваться как источник вторичных (сфсрич.) волн; огивоющая (поверхность) вторичных волн представляет собой фронт реальной распространяющейся волны в последующие моменты времени. Опираясь на этот принцип, Гюйгенс дал волновое истолкование законов отражения и преломления. Из его теории следовало правильное выражение для показателя преломления: n₂₁ = v₁/v₂ (где v₁ и v₂ - скорости света в 1-й и 2-й средах), в то время как у Ньютона (и Гука) получалось обратное (не соответствующее действительности) отношение v₂/v₁. Гюйгенс объяснил также двойное лучепреломление. Говоря о световых волнах, Гюйгенс не придавал им буквального смысла и не пользовался понятием длины волны. Он игнорировал явление дифракции, считая, что свет распространяется прямолинейно даже через сколь угодно малое отверстие, и не рассматривал поляризацию света. Не упоминает он и об описанных в 1675 Ньютона кольцах - интерференционном эффекте, прямо свидетельствовавшем о периодичности световых колебаний, а не об их импульсном, как он полагал, характере. Т. о., сформулировав фундаментальный принцип волновой О., Гюйгенс не разработал последоват. волновую теорию света, к-рая выдержала бы противопоставление воззрениям Ньютона. По этой причине и вследствие большого научного авторитета Ньютона корпускулярная " теория истечения" последнего (её приверженцы придали ей категоричность, не свойственную высказываниям самого Ньютона) сохраняла гоо подствующее положение в О. до нач. 19 в., хотя нек-рые крупные учёные, напр. Л. Эйлер и М. В. Ломоносов, отдавали предпочтение волновым представлениям о природе света. Путь к победе волновой О. открыли работы Т. Юнга и О. Френеля. В 1801 Юнг сформулировал принцип интерференции, позволивший ему объяснить цвета тонких плёнок (см. Полосы равной толщины) и послуживший основой для понимания всех интерференционных явлений. Опираясь на этот принцип, Френель по-новому истолковал принцип Гюйгенса и не только дал удовлетворит, волновое объяснение прямолинейности распространения света, но и объяснил многочисл. дифракционные явления. В опытах Френеля и Д. Араго было установлено, что волны, поляризованные перпендикулярно друг другу, не интерферируют; это дало основания Юнгу и (независимо) Френелю высказать существенно важную идею о поперечности световых колебаний, исходя из к-рой Френель построил волновую теорию кристаллооптич. явлений. Т. о., все известные к тому времени оптич. явления получили волновую интерпретацию. Однако и в этом " триумфальном шествии" были трудности, т. к. детальная разработка представлений о свете, как поперечных упругих колебаниях эфира, приводила к необходимости искусств, теоретич. построений (так, эфир приходилось наделять свойствами твёрдого тела, в к-ром, тем не менее, могли свободно перемещаться тела). Эти трудности были радикально разрешены лишь при последоват. развитии учения Дж. К. Максвелла об электромагнитном поле. Максвелл, исходя из открытий М. Фарадея, пришёл к выводу, что свет представляет собой не упругие, а электромагнитные волны. Позже, в нач. 20 в. выяснилось, что для их распространения не нужен эфир.

Первым указанием на непосредств. связь электромагнетизма с О. было открытие Фарадеем (1846) вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (Фарадея эффекта). Далее было установлено, что отношение электромагнитной и электростатич. единиц силы тока по абс. величине и размерности совпадает со скоростью света с (В. Вебер и Ф. Колърауш, 1856). Максвелл теоретически показал, а Г. Герц в 1888 подтвердил экспериментально, что изменения электромагнитного поля распространяются в вакууме именно с этой скоростью. В прозрачной среде скорость света v = с/n = с/корень из (en), т. е. определяется диэлектрич. и магнитной проницаемостями среды. Вначале не удавалось объяснить в рамках электромагнитной теории известные к тому времени зависимости показателя преломления п от длины волны Л излучения, используя взятые из опыта значения е и д. Со времён Ньютона была известна нормальная дисперсия - возрастание п с уменьшением Л. С позиций упругой волновой теории света она была объяснена Френелем и О. Коши. Но в 1862 франц. физик Ф. Леру обнаружил участок дисперсионной кривой, на к-ром п увеличивался с ростом Л. Впоследствии А. Кундт показал, что такая (аномальная) дисперсия свойственна очень мн. веществам и связана с поглощением ими света. Возникло представление о веществе как совокупности упругих осцилляторов (резонаторов), с к-рыми взаимодействует свет (В. Зельмейер, 1872). Развивая эту идею и рассматривая влияние вынужденных колебаний осцилляторов под действием света на скорость его распространения, Г. Гелъмгольц (1874) дал полную теорию дисперсии в рамках ч упругой" теории света. В 90-х гг. 19 в. П. Друде, Гельмгольц и в особенности X. Лоренц при построении электронной теории вещества объединили идею об осцилляторах и электромагнитную теорию света. Плодотворное представление об электронах, 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, т. к. в электронной теории значение е зависит от частоты (длины волны) электромагнитного поля. Наиболее точные опыты по аномальной дисперсии (Д. С. Рождественский, 1912) дали результаты, хорошо согласующиеся с предсказаниями электронной теории. Блестящим подтверждением представлений о том, что излучение и поглощение света определяется поведением электронов в атомах, явилось открытие в 1896 П. Зееманом и истолкование в 1897 Лоренцем действия магнитного поля на частоты излучения и поглощения атомов (Зеемана эффекта). В полном согласии с теорией Максвелла оказалась и величина давления света, мысль о котором впервые высказал в 1619 Кеплер для объяснения отклонения хвостов комет в сторону от Солнца. В земных условиях величина этого давления была впервые измерена П. Н. Лебедевым в 1899. Построение электромагнитной теории света и дополнение её электронной теорией взаимодействия света и вещества явилось следующим (после победы волновой теории в нач. 19 в.) существенным шагом в развитии О. Электромагнитная теория света стала отправным пунктом при создании относительности теории. Экспериментальными основаниями для этого были данные оптич. опытов с движущимися средами и движением наблюдателя относительно источника излучения, противоречившие теоретич. представлениям. Юнг в 1804 показал, что волновая теория требует для объяснения явления аберрации света неподвижного, не увлекаемого Землёй эфира. Напротив, Френель в 1818 нашёл, что для независимости показателя преломления тел от их движения (наблюдения Араго, 1810) необходимо, чтобы тела частично увлекали эфир. Этот вывод был подкреплён Физо опытом. Электродинамика движущихся сред, развитая Лоренцем (1896) в рамках электронной теории, также приводила к частичному увлечению эфира. Однако классич. Майкелъсона опыт, впервые выполненный в 1881 и неоднократно повторявшийся со всё большей точностью, не обнаружил такого увлечения (" эфирного ветра"). Этот и ряд др. опытов, противоречивших представлениям о среде - переносчике электромагнитных колебаний, нашли своё объяснение в созданной А. Эйнштейном специальной (частной) теории относительности (1905), приведшей к кардинальному пересмотру мн. положений классич. физики и, в частности, окончательно устранившей необходимость в эфире - гипотетич. среде-переносчике света.

Плодотворность классич. электродинамич. теории света Максвелла - Лоренца неоднократно подтверждалась и в дальнейшем, напр, в истолковании И. Е. Таммом и И. М. Франком (1937) эффекта Черенкова - Вавилова излучения (открытого в 1934), в выдвижении Д. Габором (1948) идеи голографии (с записью волнового поля в одной плоскости), в разработке оригинального направления трёхмерных голограмм, начало к-рому положили работы Ю. Н. Денисюка (1962) и т. д.

Несмотря на успехи электродинамич. теории, выяснилось, что она явно недостаточна для описания процессов поглощения и испускания света. Особенно отчётливо это проявилось в парадоксальности выводов теории (противоречащих закону сохранения энергии) из анализа распределения по длинам волн теплового излучения (излучения абсолютно чёрного тела). Рассматривая эту принципиальную проблему, М. Планк пришёл к заключению (1900), что элементарная колебательная система (атом, молекула) отдаёт энергию электромагнитному полю или получает её от него не непрерывно, а порциями, пропорциональными частоте колебаний, - квантами. Утверждение Планка противоречило классическим представлениям и перенесло идею прерывности (дискретности) на процессы испускания и поглощения света. Развитие идеи Планка не только дало удовлетворительное решение проблемы теплового излучения, но и заложило основы всей совр. квантовой физики. Работы Планка и Эйнштейна (1905), к-рый приписал квантам света - фотонам, кроме энергии, также импульс и массу, вернули О. мн. черты корпускулярных представлений. Электромагнитное поле (его интенсивность) 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 физич. смысла поля фотоны, возникающие в актах испускания света и существующие, только двигаясь со скоростью света, приобрели черты материальных частиц. При поглощении фотона он перестаёт существовать, а поглотившая его система получает его энергию и импульс. Если же фотон не поглощается, взаимодействуя с частицей (напр., свободным электроном), или он отражается от макроскопич. тела (напр., неподвижного или движущегося зеркала), он изменяет свою энергию и импульс (сохраняя абс. величину скорости) в соответствии с законами соударения двух материальных тел. Фотонные представления позволили Эйнштейну объяснить осн. законы фотоэффекта, впервые исследованные А. Г. Столетовым в 1888- 1890, и дать ясную трактовку фотохимич. превращений. Они позволяют наглядно истолковать существование коротковолновой границы в тормозном излучении электронов (макс, энергия фотона равна энергии электрона), Комптона эффект (открытый в 1922), стоксовский сдвиг частоты излучения фотолюминесценции по отношению к частоте возбуждающего света, комбинационное рассеяние света (открытое в 1928 Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом и независимо Ч. В. Романом) и огромное число др. явлений взаимодействия света с веществом, известных ко времени формирования квантовой теории и открытых в последующие годы. Поэтому переход к квантовым представлениям был след, существ, шагом в О., к-рую в её дальнейшем развитии нельзя рассматривать изолированно от квантовой физики вообще. В совр. О. квантовые представления не противополагаются волновым, а органически сочетаются в квантовой механике и квантовой электродинамике. Исключительное значение квантовая механика имеет для спектроскопии, позволившей получить обширные сведения о строении атомов, молекул и конденсированных сред, а также о протекающих в них процессах. Это стало возможным благодаря развитию квантовой теории в трудах Н. Бора, М. Борна, Э. Шрёдингера, В. Гейзенберга, В. Паули, П. Дирака, Э. Ферми, Л. Д. Ландау, В. А. Фока и мн. др. физиков. Квантовая теория позволила дать интерпретацию спектрам атомов, молекул и ионов, объяснить воздействие электрич., магнитных и акустич. полей на спектры, установить зависимость характера спектра от условий возбуждения и т. д. Примером обратного влияния О. на развитие самой квантовой теории может служить вызванное необходимостью объяснения спектральных закономерностей открытие собств. момента количества движения - спина - и связанного с ним собств. магнитного момента у электрона (С. Гаудсмит, Дж. Уленбек, 1925) и др. частиц и ядер атомов, повлекшее за собой установление Паули принципа (1925) и, в свою очередь, истолкование сверхтонкой структуры спектров (Паули, 1928). Т. о., построение двух из наиболее фундаментальных теорий совр. физики - квантовой механики и специальной теории относительности - было стимулировано в первую очередь проблемами, возникшими при развитии О., и основывалось на наблюдении и анализе оптич. явлений.

Примером успехов новой О. является оптическая ориентация (ориентация магнитных моментов) атомов фотонами, отдающими им свой спин при поглощении (А. Кастлер, 1953). Наиболее важное событие совр. О.- экспериментальное обнаружение и создание методов генерации вынужденного излучения атомов и молекул, предсказанного Эйнштейном в 1916 (см. также Излучение). Вынужденно испущенный фотон дублирует фотон, вызвавший переход, и, если имеется запас возбуждённых систем, превышающий число поглощающих (т. н. активная среда с инверсией населённостей энергетических состояний атомов или молекул), этот процесс может многократно повторяться, т. е. происходит усиление исходного светового потока (оптич. сигнала). Добавление к такому квантовому усилителю оптич. обратной связи (напр., путём возвращения части излучения с помощью системы зеркал) 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 в 1954. В 1960 был построен первый лазер на рубине, вскоре в том же году - первый газоразрядный лазер на смеси гелия и неона, а в 1962 - полупроводниковые лазеры. Важность этих основополагающих работ была немедленно оценена и за ними последовали многочисленные исследования свойств вынужденного излучения и возможностей его генерации. Было установлено, что, используя различные методы получения инверсной населённости, можно строить лазеры на твёрдых, жидких, газообразных и плазменных средах. Их появление стимулировало развитие таких традиционных областей О., как спектроскопия, люминесценция, фотохимия, привело к возникновению совершенно новых науч. и технич. направлений (нелинейная и параметрическая О., силовая О., оптич. обработка материалов) и к модификации уже развивавшихся направлений (напр., оптич. связи и оптич. локации), сделало возможным практич. реализацию и широкое применение ранее высказанных идей (голография), позволило распространить методы О. на решение задач, не свойственных ей раньше (напр., проблема управляемого термоядерного синтеза), и тем самым подтвердило динамичность О., свойственную наукам, находящимся на переднем крае знаний.

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3-); Б о р н М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Т у д о р о в с к и й А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., ч. 1-2, М.-Л., 1948-52; Г е р ц б е р г е р М., Современная геометрическая оптика, пер. с англ., М., 1962; Квазиоптика, пер. с англ., под ред. Б. Каценеленбаума и В. Шевченко, М., 1966; С о р о к о Л. М., Основы голографии и когерентной оптики, М., 1971; Бломберген Н., Нелинейная оптика, пер. с англ., М., 1966; Действие излучения большой мощности на металлы, под ред. А. М. Бонч-Бруевича и М. А. Ельяшевича, М., 1970; Г а р б у н и М., Физика оптических явлений, пер. с англ., М., 1967; Ахманов С. А., Хохлов Р. В., Проблемы нелинейной оптики, М., 1964; Вавилов С. И., Экспериментальные основания теории относительности, М.- Л., 1928; Ньютон И., Оптика..., 2 изд., М., 1954; К а л в е р т Дж., П и т т с Д ж., Фотохимия, пер. с англ., М., 1968; Е л ь я ш е в и ч М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; 3 о м м е р ф е л ь д А., Оптика, пер. с нем., М., 1953; Л о р е н т ц Г. А., Теория электронов и ее применение к явлениям света и теплового излучения, пер. с англ., М., 1953; К л а у д е р Дж., Сударшан Э., Основы квантовой оптики, пер. с англ., М., 1970; Вавилов С. И., Микроструктура света, М., 1950. А. М. Бонч-Бруевич. " ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ", ежемесячный науч. журнал Отделения общей физики и астрономии АН СССР. Издаётся с 1956 в Ленинграде. Публикует оригинальные статьи по всем разделам оптики, спектроскопии, прикладной и технич. оптики. Рассчитан на науч. работников, преподавателей вузов, инженеров, студентов. Гл. редактор - чл.-корр. С. Э. Фриш (с 1956). Тираж (1973) ок. 2500 экз. С 1956 переиздаётся на англ, языке.

ОПТИКА НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД, раздел оптики, в к-ром изучаются явления, сопровождающие распространение оптического излучения в средах, преломления показатель п к-рых не постоянен, а зависит от координат. Оптич. неоднородностями наз. поверхности или объёмы внутри среды, на (в) к-рых изменяется п. Независимо от физ. природы неоднородности она всегда отклоняет свет от его первоначального направления. На поверхностях, разделяющих объёмы среды с разными п, происходит отражение света и преломление света; на частицах или иных объёмах, п к-рых отличается от га окружающей среды, - рассеяние света. Существенную роль в О. н. с. играет интерференция света между рассеянными, отражёнными и преломлёнными световыми волнами, а также исходной (падающей) волной. Важный раздел О. н. с.- оптика тонких слоев. Оптич. неоднородности могут представлять собой включения в среду др. веществ, с иным п (аэрозоли, дымы, суспензии, эмульсии); размеры этих включений чаще всего превышают длину световой волны X. Такие среды наз. мутными средами. При большой концентрации инородных частиц рассеяние на них падающего света по всем направлениям приводит к тому, что мутная среда становится непрозрачной. Если неоднородность среды вызвана присутствием в ней мелкодисперсных коллоидных частиц (см. Коллоидные системы), то среда кажется совершенно прозрачной; однако наблюдение под углами ок. 90" к направлению падающего света обнаруживает свечение среды, обусловленное интенсивным рассеянием света (Тиндаля эффект). К др. классу мутных сред относятся чистые (без инородных включений) вещества, в к-рых изменения п в большом числе микрообъёмов, приводящие к рассеянию света, вызваны флуктуациями плотности среды в результате хаотич. теплового движения её молекул или турбулентностью среды. Интенсивность I света, рассеиваемого непоглощающими диэлектрич. частицами, пропорциональна Л^-p, где р - параметр, зависящий от отношения размеров частиц к Л. При рассеянии на тепловых флуктуациях, размеры к-рых много меньше Л, I~Л^-4 (Рэлея закон). Такая сильная зависимость от X объясняет преимущественное рассеяние более коротких волн; поэтому наблюдаемый цвет дневного неба - голубой, хотя атмосфера Земли освещается солнечным белым светом- совокупностью световых волн различной длины. Для частиц, размеры к-рых > > Л, параметр р близок к 0 и рассеяние определяется геом. эффектами преломления света на поверхностях частиц. I в этом случае не зависит от Л, что и наблюдается при рассеянии света в туманах и облаках - они имеют белый цвет. На изучении рассеяния света неоднородностями в газах, жидкостях и твёрдых телах основаны методы нефелометрии и ультрамикроскопии (см. Ультрамикроскоп), позволяющие определять концентрацию неоднородностей и изучать их природу (а в нефелометрии - и их размеры).

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Ш и ф р и н К. С., Рассеяние света в мутной среде, М.- Л., 1951; В о л ь к е н ш т е й н М. В., Молекулярная оптика, М.- Л., 1951; Шишловскнй А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961; Фабелинский И. Л., Молекулярное рассеяние света, М., 1965; Татарский В. И., Распространение волн в турбулентной атмосфере, М., 1967. Л. Н. Капорский.

ОПТИКА ТОНКИХ СЛОЁВ, раздел оптики. В О. т. с. изучается прохождение света через один или последовательно через неск. непоглощающих слоев вещества, толщина к-рых соизмерима с длиной световой волны. Специфика О. т. с. заключается в том, что в ней определяющую роль играет интерференция света между частично отражаемыми на верхних и нижних границах слоев световыми волнами. В результате интерференции происходит усиление или ослабление проходящего или отражаемого света, причём этот эффект зависит от вносимой оптической толщиной слоев разности хода лучей, длины волны (или набора длин волн) света, угла его падения и т. д. Тонкие слои могут быть образованы на массивной подложке из стекла, кварца или др. оптич. среды с помощью термич. испарения вещества и его осаждения на поверхность подложки, хим. осаждения, катодного распыления пли хим. реакций материала подложки с выбранным веществом. Для получения таких слоев используют различные окислы: А1₂О₃., (1, 59), Si0₂ (1, 46), ТiO₂ (2, 2- 2, 6); фториды: MgF₂ (1, 38), CaF₂ (1, 24), LiF (1, 35); сульфиды: ZnS (2, 35), CdS (2, 6); полупроводники Si (3, 5), Ge (4, 0), а также нек-рые др. соединения. (В скобках указаны преломления показатели веществ.)

Одно из важнейших практич. применений О. т. с. - уменьшение отражательной способности поверхностей оптических деталей (линз, пластин и пр.). Подробно об этом см. в ст. Просветление оптики. Нанося многослойные покрытия из большого (13-17 и более) числа чередующихся слоев с высоким и низким п, изготовляют зеркала с большим отражения коэффициентом, обычно в сравнительно узкой спектральной области, но не только в диапазоне видимого света, а и в УФ и ИК диапазонах (см. Зеркало). Коэфф. отражения таких зеркал (50-99, 5%) зависит как от длины волны, так и от угла падения излучения. С помощью многослойных покрытий разделяют падающий свет на прошедший и отражённый практически без потерь на поглощение; на этом принципе созданы эффективные светоделители (полупрозрачные зеркала). Системы из чередующихся слоев с высоким и низким га используют и как интерференционные поляризаторы, отражающие составляющую света, поляризованную перпендикулярно плоскости его падения (последняя проходит через направление светового луча и нормаль к поверхности), и пропускающие параллельно поляризованную составляющую (см. Поляризационные приборы, Поляризация света). Степень поляризации в проходящем свете достигает для многослойных поляризаторов 99%. О. т. с. позволила создать получившие широкое распространение интерференционные светофилътры, полоса пропускания к-рых может быть сделана очень узкой - существующие многослойные светофильтры выделяют из спектральной области шириной в 500 нм интервалы длин волн 0, 1-0, 15 нм. Тонкие диэлектрич. слои применяют для защиты металлич. зеркал QT коррозии и при исправлении аберраций линз и зеркал (см. Аберрации оптических систем). О. т. с. лежит в основе многих других оптич. устройств, измерит, приборов и спектральных приборов высокой разрешающей способности. Све-точувствит. слои фотокатодов и болометров по б. ч. представляют собой тонкослойные покрытия, эффективность к-рых существенно зависит от их оптич. свойств. О. т. с. широко применяется в лазерах и усилителях света (напр., при изготовлении интерферометров Фабри - Перо; см. Интерферометр), при создании дихроичных зеркал, используемых в цветном телевидении, в интерференционной микроскопии (см. Микроскоп) и т. д. См. также Ньютона кольца, Полосы равного наклона, Полосы равной толщины.