Монография представляет собой обзор основных направлений теоретических и экспериментальных исследований по воздействию лазерного излучения на вещество. Главное внимание уделяется описанию физико-математических моделей и методов численного моделирования физических процессов, протекающих при взаимодействии лазерного излучения с материалами различного состава в области умеренных потоков излучения, при которых возникают тепловые, гидродинамические и плазменные эффекты, представляющие интерес для лазерной технологии и научных исследований. Для подтверждения достоверности расчетных моделей широко привлекаются результаты экспериментов. Монография предназначена для широкого круга специалистов, аспирантов и студентов старших курсов. занимающихся физикой высоких плотностей энергии, физикой взаимодействия мощных направленных потоков электромагнитной энергии с веществом, технологией обработки различных материалов.

Учебник посвящен систематическому изложению физики основных элементарных процессов, возникающих при взаимодействии электромагнитного поля с атомами и наночастицами. Рассмотрены такие фундаментальные явления как поглощение излучения, люминесценция, индуцированное излучение, фотоионизация, тормозное излучение, включая поляризационный канал, различные виды рассеяния фотона на атомах и мезообъектах, в том числе с участием поверхностных плазмонов, а также фотопереходы в молекулярных системах и наноструктурах. Когерентные нестационарные процессы — самоиндуцированная прозрачность, оптическая нутация и фотонное эхо — описаны в рамках формализма вектора Блоха, позволяющего дать их наглядную геометрическую интерпретацию. Основному материалу предпослано рассмотрение электромагнитного взаимодействия на примере простейших классических систем — гармонического осциллятора и осциллятора Морзе. Особое внимание уделено фазовому контролю фотовозбуждения классического осциллятора в поле ультракоротких импульсов и в бихроматическом поле, играющему важную роль в современной лазерной физике и химии. Представлено классическое описание взаимодействия электромагнитного излучения с веществом на основе спектроскопического принципа соответствия, включая вывод выражений для коэффициентов Эйнштейна. Подробно рассмотрена динамическая поляризуемость атома - величина, занимающая центральное место в описании отклика вещества на электромагнитное воздействие. Рассмотрены неупругие процессы при взаимодействии электронов с атомными частицами. Для студентов и преподавателей, научных работников в областях атомной физики и фотоники.

Пособие посвящено теории взаимодействия электромагнитного излучения с классическими и квантовыми системами: гармоническим осциллятором, осциллятором Морзе, двухуровневой системой, атомом, отрицательным ионом и металлической наночастицей в диэлектрической матрице. Основное внимание уделено особенностям взаимодействия ультракоротких электромагнитных импульсов с веществом, таким как зависимость вероятности фотопроцесса от длительности импульса, от его формы и фазовых параметров (фазы несущей частоты по отношению к огибающей импульса, чирпа частоты). Анализ проведен как в рамках теории возмущений, так и с помощью численного решения оптических уравнений Блоха. Предназначено для студентов 3-6 курсов и аспирантов, специализирующихся в области физической и квантовой оптики, атомной физики, лазерной физики, квантовой электроники, оптоэлектроники и смежных дисциплин.

Рассмотрены особенности распространения волнового излучения при аксиконной фокусировке и формирование нерасходящихся пучков с профилем поля в виде функций Бесселя Jn(r). В поле лазерного бесселева пучка исследован оптический разряд в газах, жидкостях и на поверхности твердых тел, описаны процессы образования и развития плазменного канала и его структуры. Представлены методы исследования свойств бесселевых пучков и создаваемой ими плазмы. В работе обсуждаются возможные применения бесселевых пучков и демонстрируются решения некоторых прикладных задач. Для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области физической оптики и акустики, формирования и распространения волновых пучков, физики плазмы, лазерной диагностики плазмы и плазмоподобных сред.