В монографии представлены анализ и обобщение результатов комплексных исследований физических основ взаимодействия мощных ультракоротких лазерных импульсов с веществом атмосферы и изучения количественных проявлений эффектов, сопровождающих их распространение в атмосфере. Рассмотрены такие эффекты взаимодействия, как самофокусировка и филаментация лазерных пучков, генерация суперконтинуального свечения, неупругое рассеяние света на частицах жидкокапельного аэрозоля, воздействие лазерных импульсов на вещество. Представлены результаты лабораторных и натурных экспериментов, теоретические модели и результаты проведенных численных расчетов в сравнении с эмпирическими данными. Книга предназначена для широкого круга исследователей, аспирантов и студентов вузов, специализирующихся по оптике и физике атмосферы и нелинейной оптике, и будет полезна разработчикам лазерных технологических и оптико-локационных систем.

В учебном пособии излагается теория рассеяния оптических волн отдельными частицами и основные закономерности рассеяния, которые следуют из результатов физических и численных экспериментов. Рассматриваются теория однократного и многократного рассеяния оптических волн системой частиц и основные закономерности переноса излучения. Наряду с традиционными вопросами переноса излучения (оптической энергии) обобщаются результаты исследований по переносу оптического изображения, оптической локации и флуктуациям поля и интенсивности. Приводятся сведения об основных свойствах атмосферного аэрозоля, его источниках и процессах, обуславливающих изменение микрофизических характеристик. Подробно рассматриваются вопросы распространения оптического излучения в атмосферном аэрозоле. При этом в сжатой форме излагаются результаты исследований по рассеянию оптических волн несферическими, неоднородными, анизотропными частицами. Обобщаются результаты по таким современным разделам оптики дисперсных сред, как оптика спеклов, электрооптические эффекты при аэрозольном рассеянии, учет рассеянного аэрозолем солнечного излучения при аэрокосмических наблюдениях. Учебное пособие предназначено для студентов (бакалавров и магистров) и аспирантов физических факультетов, заинтересованных в глубоком понимании оптических и электрических явлений в атмосфере. Представляет интерес также для преподавателей специальных дисциплин по направлению «Оптотехника» и молодых специалистов, занимающихся разработкой или использованием оптических методов для изучения атмосферы, океанов и диугих рассеивающих сред.