Глава 13. АКУСТООПТИКА
§ 1. Введение
Во второй главе мы уже обсуждали явление взаимодействия света со звуком, приводящее к рассеянию звука на дебаевских волнах в жидкости. В настоящей главе мы рассмотрим этот вопрос подробнее.
Современные представления о природе взаимодействия света со звуком сложились под влиянием пионерских работ Л. И. Мандельштама и Л. Бриллюэна (см. [1]), которыми впервые было предсказано существование тонкой структуры рэлеевской линии рассеяния. Эти работы послужили стимулом к открытию в 1932 г. Дебаем и Сирсом и независимо от них Люка и Бикаром (см. [2]) явления дифракции света на ультразвуковых волнах в жидкости. С тех пор было опубликовано большое число как теоретических, так и экспериментальных работ (см. монографию [1] и обзоры [3-5]), посвященных различным аспектам рассеяния света на звуке, в том числе и изучению с его помощью тепловых возбуждений в жидкостях и твердых телах. В результате этих исследований было получено много физически важных результатов. В частности, удалось экспериментально обнаружить сверхстоксово поглощение и дисперсию звука в жидкостях.
В 60-х годах появление мощных источников когерентного света — лазеров — способствовало ускоренному развитию акустооптических исследований. Был установлен ряд новых экспериментальных закономерностей, например открыто стимулированное рассеяние света на тепловых акустических колебаниях — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна. Потребности лазерной техники стимулировали развитие акустических методов управления лазерным излучением и акустооптической обработки сигналов [4—7]. Широкий размах получили работы по визуализации звуковых полей [8] и акустической голографии [9, 10]. В последнее время к этим областям прибавились также акустооптика жидких кристаллов, лазерная генерация звука [11] и фотоакустическая спектроскопия [12].
Все эти явления, о которых пойдет речь, мы будем называть акустооптическими. Акустооптика понимается здесь в широком смысле как направление в физической акустике, изучающее любые взаимодействия света со звуком, в том числе и через посредство
теплового расширения среды при поглощении света (термооптический механизм лазерной генерации звука и фотоакустическая спектроскопия). Включение обсуждения двух последних явлений в данную главу позволяет составить более цельное впечатление о взаимопроникновении оптики и акустики. При таком широком взгляде на акустооптику следовало бы упомянуть и об интенсивно развивающихся в последнее время оптических методах регистрации и возбуждения терагерцевых фононов (см., например, [13]). Однако вследствие выраженной квантовой природы этих эффектов они здесь не рассматриваются.
