Самофокусування світла

До нелінійних ефектів, які виникають у середовищі під дією сильного світлового поля, належить і самофокусування світла. щоб з’ясувати причину цього ефекту, повернемося до виразу (V – 17).

Третій член розкладання (V – 17) , крім третьої гармоніки, містить нелінійний член, який описує перевипромінювання на частоті падаючої хвилі, але з амплітудою, пропорційною кубу амплітуди падаючої хвилі. У зв’язку з цим електрична індукція D на частоті  набирає значення

1 + 4æ + 3æ₂А²Аcos(t – kz)

або

æ + 3æ₂А². (54)

Узявши в правій частині останнього виразу 1 + 4æ = _о і 3æ₂ = ₂, запишемо

. (55)

Оскільки ₂А², то (38) можна записати у вигляді

, (56)

де .

Отже, під дією сильного світлового поля показник заломлення середовища змінюється, причому величина додаткового нелінійного члена пропорційна інтенсивності падаючої хвилі. Такий ефект, який приводить до самофокусування світла в нелінійному середовищі, називається самовпливом світлової хвилі.

В результаті появи нелінійної добавки до діелектричної проникності  або до показника заломлення n власна фазова швидкість світлової хвилі _ф і коефіцієнт поглинання середовища змінюються пропорційно квадрату амплітуди хвилі А².

Причиною появи нелінійної добавки до діелектричної проникності є не тільки нелінійне відкликання оптичних електронів у вигляді хвиль поляризації, а й електрострикція. Електрострикція є результатом зміни густини і зв’язаної з нею зміни показника заломлення, які виникають внаслідок постійного тиску акустичної хвилі і нагрівання середовищ променем.

25