ВВЕДЕНИЕ

Возможность управления химической структурой или химиче­скими процессами с помощью излучения всегда была очень заман­чивой перспективой науки. Целью настоящего учебного пособия

является только введение в данный раздел физики, причем введе­ние довольно элементарного уровня.

Предметом полного курса «Взаимодействие оптического излу­чения с веществом» является весь круг явлений, протекающих в веществе при воздействии на него оптического излучения, т.е. как изменения в веществе под действием оптического излучения, так и изменения светового поля, вызванные взаимодействием со средой. Ясно, что при столь широком определении предмета курса крайне трудно разработать сколько-нибудь общий подход или единый математический аппарат для всех наблюдаемых фотопроцессов. Кроме того, при изменении любого из основных параметров излу­чения (интенсивности, длины волны, длительности импульса, коге­рентности) характер протекающих фотопроцессов, как правило, изменяется качественно. Поэтому теоретическая часть курса обыч­но включает в себя набор довольно разнородных математических моделей, применимость которых ограничена. Традиционно в дан­ном курсе рассматриваются следующие широкие разделы: коге­рентные процессы (осцилляции Раби, фотонное эхо и т.д.); нели­нейная оптика (генерация гармоник, параметрическая генерация света); лазерная химия (лазерная ионизация и диссоциация); лазер­ная плазма; лазерная технология и др.

В данном пособии рассматриваются только вопросы линейного и нелинейного (селективного) возбуждения атомов и молекул, пу­тей релаксации возбуждения, лазерного управления химическими реакциями, и, как следствие, химического и биологического дейст­вия лазерного излучения.

Вместе с тем, имеет место большое количество спекуляций, в основном медицинского характера, касающихся действия лазерно­го излучения на вещество. Этот вопрос особенно важен для прак­тики будущего специалиста, всегда диктуемой существующим по­ложением дел. Сейчас это положение дел оставляет желать лучше­го. С одной стороны, существует наивное доверие к разрекламиро­ванным средствам лазерной терапии, которое отвлекает силы и средства на разработку приборов и методов с более чем сомни­тельной эффективностью (вместо проведения серьезных исследо­ваний). С другой стороны, пациенты, попробовавшие на себе эти методы и разочаровавшиеся в их возможностях, создают в общест­ве негативное отношение вообще ко всяким методам лазерной ме­дицины. И то, и другое - крайности, которых следовало бы избе­гать. В плане доверия к существующим методам лазерной медици­ны уместно вспомнить, что, например, в начале девятнадцатого века (когда принципы магнетизма еще были совершенно неясны) абсолютно все заболевания лечились простым прикладыванием магнитов; причем - и это особенно интересно! - абсолютно все­гда - успешно. Нетрудно понять, что осталось из этих методов в настоящее время. Отсюда также ясно, какое большое значение имеет выяснение реальных физических механизмов действия ла­зерного излучения.

Подчеркнем, что в данном пособии рассматриваются исключи­тельно физические механизмы действия лазерного излучения на вещество, «химическим» же особенностям механизмов уделяется много меньше внимания.

В издании последовательно рассматриваются общие принципы взаимодействия лазерного излучения с веществом, некоторые не­обходимые сведения из спектроскопии, линейные и нелинейные селективные процессы возбуждения и диссоциации молекул, ла­зерно-индуцированная тепловая диссоциация и лазерное управле­ние химическими реакциями. В пятой главе рассматриваются осо­бенно важные тепловые процессы, всегда сопутствующие и часто конкурирующие с нелинейным возбуждением в конденсированных молекулярных системах. Изложение механизмов биологического действия лазерного излучения в гл. 7, в силу сказанного, выдержа­но в несколько более критичной форме.

Тем не менее, изложение механизмов носит такой характер, что предложенные модели уже достаточны для предсказания результа­тов лазерного воздействия в большинстве практических случаев.

Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся по

специальностям «Физика конденсированного состояния вещества»

и «Лазерная физика» МИФИ. Практическая цель данного издания - научить студентов навыкам некоторых численных оценок и ком­пьютерного моделирования процессов многофотонного, многосту­пенчатого возбуждения молекул, тепловых процессов и лазерного управления реакциями в конденсированных средах в пределах, необходимых для практической работы в этой области.