ВОЛНОВА́Я О́ПТИКА

ВОЛНОВА́Я О́ПТИКА, раз­дел фи­зич. оп­ти­ки, изу­чаю­щий яв­ле­ния, свя­зан­ные с вол­но­вой при­ро­дой све­та. Вол­но­вой ха­рак­тер рас­про­стра­не­ния све­та был ус­та­нов­лен ещё Х. Гюй­ген­сом во 2-й пол. 17 в. Су­ще­ст­вен­ное раз­ви­тие В. о. по­лу­чи­ла в ис­сле­до­ва­ни­ях Т. Юн­га, О. Фре­не­ля, Д. Ара­го, ко­гда бы­ли про­ве­де­ны опы­ты, по­зво­лив­шие не толь­ко на­блю­дать, но и объ­яс­нить ин­тер­фе­рен­цию, ди­фрак­цию и по­ля­ри­за­цию све­та, что не мог­ла объ­яс­нить гео­мет­ри­че­ская оп­ти­ка. В. о. рас­смат­ри­ва­ет рас­про­стра­не­ние све­то­вых волн в разл. сре­дах, от­ра­же­ние и пре­лом­ле­ние све­та на гра­ни­цах сред (см. Фре­не­ля фор­му­лы), дис­пер­сию и рас­сея­ние све­та в ве­ще­ст­ве и др. Све­то­вые вол­ны, пред­став­ляю­щие со­бой ко­ле­ба­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля, опи­сы­ва­ют­ся об­щи­ми урав­не­ния­ми клас­сич. элек­тро­ди­на­ми­ки (см. Мак­свел­ла урав­не­ния). Эти урав­не­ния до­пол­ня­ют­ся урав­не­ния­ми кван­то­вой ме­ха­ни­ки, свя­зы­ваю­щи­ми ве­ли­чи­ны ди­элек­трич. и маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти с мо­ле­ку­ляр­ным строе­ни­ем и свой­ст­ва­ми ве­ще­ст­ва. Та­кой под­ход по­зво­ля­ет изу­чать вол­но­вые оп­тич. яв­ле­ния в разл. сре­дах (см. Крис­тал­ло­оп­ти­ка, Маг­ни­то­оп­ти­ка, Мо­ле­ку­ляр­ная оп­ти­ка). Осо­бен­но­сти рас­про­стра­не­ния све­то­вых волн в дви­жу­щих­ся сре­дах (см. Элек­тро­ди­на­ми­ка дви­жу­щих­ся сред), а так­же в силь­ных гра­ви­та­ци­он­ных по­лях объ­яс­ня­ют­ся в спе­ци­аль­ной и об­щей от­но­си­тель­но­сти тео­рии. В. о., ис­поль­зую­щая клас­сич. опи­са­ние све­то­во­го по­ля, не в со­стоя­нии дать по­сле­до­ва­тель­но­го объ­яс­не­ния про­цес­сов ис­пус­ка­ния и по­гло­ще­ния све­та, ко­то­рое тре­бу­ет вве­де­ния пред­став­ле­ний о кван­тах све­та – фо­то­нах (см. Кван­то­вая оп­ти­ка, Кор­пус­ку­ляр­но-вол­но­вой дуа­лизм). Ряд за­дач В. о. ре­ша­ет­ся и при бо­лее про­стом опи­са­нии све­то­во­го по­ля с по­мо­щью вол­но­во­го урав­не­ния.

В. о. ус­та­нав­ли­ва­ет гра­ни­цы при­ме­ни­мо­сти гео­мет­рич. оп­ти­ки, да­ёт ма­те­ма­тич. обос­но­ва­ние ис­поль­зуе­мых в ней со­от­но­ше­ний (урав­не­ние эй­ко­на­ла, Фер­ма прин­цип и др.). В про­ме­жу­точ­ной об­лас­ти, ко­гда дли­на вол­ны све­та зна­чи­тель­но мень­ше гео­мет­рич. раз­ме­ров оп­тич. сис­те­мы, но вме­сте с тем ди­фрак­ци­он­ные ис­ка­же­ния пуч­ков яв­ля­ют­ся су­ще­ст­вен­ны­ми, при­ме­ня­ют­ся ме­то­ды ква­зи­оп­ти­ки.

Вол­но­вые яв­ле­ния в не­ли­ней­ных сре­дах рас­смат­ри­ва­ют­ся в не­ли­ней­ной оп­ти­ке. Рас­про­стра­не­ние све­то­вых волн в слу­чай­но-не­од­но­род­ных сре­дах, в т. ч. в ат­мо­сфе­ре, ис­сле­ду­ет­ся ме­то­да­ми ста­ти­сти­че­ской оп­ти­ки. Совр. В. о. изу­ча­ет фор­ми­ро­ва­ние ко­ге­рент­ных све­то­вых пуч­ков в оп­тич. ре­зо­на­то­рах ла­зе­ров и пре­об­ра­зо­ва­ние пуч­ков ме­то­да­ми го­ло­гра­фии, фу­рье-оп­ти­ки и адап­тив­ной оп­ти­ки. Бы­ст­ро­ раз­ви­ваю­щи­ми­ся на­прав­ле­ния­ми яв­ля­ют­ся так­же ис­сле­до­ва­ния не­ли­ней­ных оп­тич. яв­ле­ний в во­ло­кон­ных све­то­во­дах (см. Во­ло­кон­ная оп­ти­ка) и в пла­нар­ных (плё­ноч­ных) оп­тич. сис­те­мах (см. Ин­те­граль­ная оп­ти­ка).