ПРЕДИСЛОВИЕ
До появления первых лазеров в начале шестидесятых годов оптическая когерентность не была предметом, с которым был хорошо знаком широкий круг ученых, несмотря на то, что на ранней стадии существенный вклад в появление оптической когерентности был сделан рядом выдающихся физиков, включая Макса фон Лауэ, Эрвина Шредингера и Фрица Цернике. Однако, ситуация изменилась после того, как было установлено, что замечательные свойства лазерного излучения зависят от его когерентности. Среди ранних работ, также вызвавших интерес к оптической когерентности, следует отметить серию важных экспериментов, проведенных в пятидесятых годах Хэнбери Брауном и Твиссом, показавших, что корреляции между флуктуациями взаимно когерентных пучков теплового излучения могут быть измерены с помощью экспериментов по фотоэлектрической корреляции и подсчету двухфотонных совпадений. Интерпретация этих экспериментов была, однако, сопряжена со спорами, что, в свою очередь, усиливало необходимость понимания когерентных свойств света и их влияния на взаимодействие между светом и веществом.
Несомненно именно осознание того, что предмет оптической когерентности еще не вполне понят, побудило доктора Е.У. Кондона предложить нам более чем три десятилетия назад подготовить обзорную статью, посвященную когерентности и флуктуациям света, для публикации в Review of Modern Physics, редактором которого он тогда являлся. Статья была хорошо принята и часто цитируема, и это побудило нас к расширению материала статьи до размеров книги. Мы и не подозревали тогда, насколько быстро этот предмет будет развиваться и что он станет краеугольным камнем принципиально новой области, называемой ныне квантовой оптикой. Кроме того, в 1970-х годах появились первые эксперименты, связанные с неклассическими состояниями света, которые дали толчок новым квантово-механическим исследованиям. На перспективу роста таких исследований указывал и тот факт, что книга «Принципы оптики», написанная М. Борном и Э. Вольфом и опубликованная в 1959 году, за год до появления лазера, содержала главу, состоящую из более чем 60 страниц, посвященную частично когерентному свету и включавшую в себя большую часть того, что тогда было известно об этом предмете. Она полностью основывалась на классической волновой теории, так как квантовая оптика едва существовала в то время. Напротив, в представляемой книге, квантовым явлениям уделено более чем в два раза больше места, чем классическим. Возможно, она покажется несколько необычной из-за изложения в ней как классической, так и квантовой теории флуктуирующих электромагнитных полей.
Несмотря на размер книги, мы не претендуем на полноту изложения, особенно в части квантово-механических разделов, некоторые темы изложены неполно или вообще отсутствуют. Например, только короткий раздел посвящен проблеме лазерного охлаждения и захвата атомов в ловушки, которая заслуживает отдельной книги, а новая важная область атомной интерферометрии не обсуждается вовсе.
Хотя сначала мы пытались быть последовательными в использовании единых обозначений по всей книге, позднее мы отбросили эту попытку, частично из-за того, что значительный размер книги сделал такую попытку практически неосуществимой, а частично потому, что в некоторых подразделах когерентной оптики уже сложились свои обозначения и они не коррелируют с обозначениями других подразделов. Что касается наиболее спорного вопроса о выборе системы единиц при описании электромагнитных величин, мы продемонстрировали широту взглядов, использовав как гауссовы так и СИ единицы. Однако, при обсуждении экспериментов всегда используются единицы системы СИ.
Большая часть книги базируется на лекционных курсах, которые мы оба читаем на протяжении более чем 30 лет в Университете Рочестера (Нью-Йорк) и других университетах. В частности, раздел 3.2, посвященный угловому спектральному представлению волновых полей, основан на лекциях, впервые прочитанных одним из нас (Эмилем Вольфом) в бывшем Национальном Бюро Стандартов в Гейзерсбурге, штат Мэриленд, в 1979 и 1980 годах. Часть текста была написана им во время отпусков, когда он работал
при Университете Калифорнии в Беркли и в исследовательской лаборатории Шлумбергера-Долла в Ридгефилде, Коннектикут, и профессор Эмиль Вольф хотел бы выразить свою признательность профессору Саммеру П. Девису и доктору Роберту П. Портеру за предоставление благоприятных условий для работы.
Мы выражаем благодарность мистеру К. Дж. Харперу и миссис П. Т. Суллоуф, прежнему и настоящему главам библиотеки Физики, библиотеки Оптики и Астрономии при Университете Рочестера за их помощь в поиске и проверке некоторых из почти недоступных ссылок.
Авторы из академии часто имеют счастливую возможность обратиться за помощью к своим настоящим и прошлым аспирантам, и мы благодарим за помощь, которую мы получили от нескольких поколений своих студентов в проверке различных разделов рукописи и высказывании многих ценных предложений для ее усовершенствования. Мы особенно обязаны Г. С. Агарвалу, С. Бали, Д. Бреннингу, Б. Каирнсу, Ф.К. Чеггу, В.Г. Фишеру, А. Фоугерессу, А. Гембелу, Т. П. Грейсону, Д. Ф. В. Джеймсу, М. Коварзу, П.Д. Летту, Ф.А. Нардасси, Дж. В. Ноху, Дж. Р. Торгерсону, Л. Дж. Вэнгу и К. У. Зоу за их помощь. Мы также благодарны мистеру Фишеру за подготовку предметного указателя и доктору В. Вэнгу за изготовление некоторых рисунков и за проверку многих ссылок.
Мы также многим обязаны нашим прошлым и нынешнему секретарям, миссис Р. Эндрюс и миссис Элен Калкинс, мисс Лауре Гиффорд и миссис Дженифер Ван Реммен, которые терпеливо печатали и перепечатывали большую часть рукописи, а также миссис Калкинс — за подготовку индекса авторов.
Мы с благодарностью отмечаем отличное сотрудничество с персоналом Кэмбридж Юниверсити Пресс на всех стадиях печати книги. В частности, мы хотим выразить наше уважение миссис Сьюзан Боуринг — редактору копий и мистеру Тони Томминсону — производственному менеджеру, за искусство, с которым они превратили несовершенную рукопись в прекрасно выглядящую книгу. И, наконец, мы хотели бы поблагодарить доктора Симона Капелина — издательского директора по физическим наукам Кэмбридж Юниверсити Пресс, за то, что он шел нам навстречу, чтобы учесть все наши многочисленные пожелания в течение длинного периода от начального обсуждения до окончательного завершения проекта.
Университет Рочестера, Леопард Мандель и Эмиль Вольф
Рочестер, Нью Йорк, Май 1995
