Степанов, Борис Иванович (физик)

Борис Иванович Степанов
Борис Иванович Степанов
Дата рождения	28 апреля 1913
Место рождения	Санкт-Петербург, Российская империя;
Дата смерти	7 декабря 1987 (74 года)
Место смерти	Минск, Белорусская ССР, СССР;
Страна	СССР;
Род деятельности	физик
Научная сфера	физическая оптика
Место работы	ГОИ, ИФ АН БССР, БГУ
Альма-матер	Ленинградский университет
Учёная степень	доктор физико-математических наук (1948)
Учёное звание	академик АН БССР (1953)
Ученики	П. А. Апанасевич,; А. Н. Рубинов,; В. П. Грибковский,; А. С. Рубанов
Известен как	один из основателей белорусской физической школы

Бори́с Ива́нович Степа́нов (1913, Санкт-Петербург — 1987, Минск) — советский физик, академик АН БССР (1953). Заслуженный деятель науки БССР (1967). Один из основателей белорусской школы физики.

Биография

Родился 15 (28 апреля) 1913 года в Санкт-Петербурге. После окончания девятилетки учился в ФЗУ, а в 1930 году поступил в Ленинградский университет. С 1934 году одновременно работал в ГОИ. После окончания университета в 1936 году поступил в аспирантуру ГОИ, а через три года защитил кандидатскую диссертацию на тему «Исследование резонансных возмущений в спектрах двухатомных молекул». В июле 1941 году ушёл добровольцем на фронт, воевал в составе 162-го партизанского отряда Ленинградского фронта, а затем и на Сталинградском фронте.

В январе 1943 года отозван из армии для научной работы в ГОИ, находившемся тогда в эвакуации в Йошкар-Оле. В 1948 году защитил докторскую диссертацию по теме «Расчет частот колебаний сложных органических молекул». До 1953 года работал в ГОИ, с 1951 начальник лаборатории.

Преподавал в ЛИТМО, являлся одним из создателей инженерно-физического факультета. Доцент, затем профессор кафедры теоретической физики (1946—51).

В 1953 году приглашён в Институт физики АН БССР, в 1955—1973 годах заведовал лабораторией, в 1957—1985 годах — директор института. Одновременно с 1953 года — профессор БГУ имени В. И. Ленина, до 1963 года возглавлял кафедру спектрального анализа. В 1985—1987 годах являлся членом и советником Президиума АН БССР. С 1964 года и до конца жизни — главный редактор выходящего в Минске всесоюзного «Журнала прикладной спектроскопии».

Член ВКП(б) с 1939 года, в 1971—86 годах депутат Верховного Совета БССР.

Создал в Беларуси крупную научную школу, среди его учеников — 11 докторов и 45 кандидатов наук. Его именем назван Институт физики Национальной академии наук Беларуси.

Научная деятельность

Работы Степанова посвящены спектроскопии, люминесценции, квантовой электронике, а также нелинейной оптике, лазерной спектроскопии, оптической голографии, вопросам истории оптики.

Первая работа Степанова, опубликованная в 1935 году, была посвящена теоретическому объяснению тонкого расщепления метастабильных уровней азота, наблюдавшемуся в экспериментах. В 1939 году им была развита теория аномалий в спектрах двухатомных молекул на основе методов численного определения матричных элементов взаимодействия уровней из экспериментальных данных. В 1940-е годы основным направлением деятельности стала разработка теории колебательных спектров многоатомных молекул и её применение для конкретных расчётов. В частности, в 1945 году Степанов исследовал влияние водородных связей на спектры поглощения, а в 1948 году предложил удобные приближённые методы расчёта колебательных спектров сложных органических молекул. Стройная теория спектров многоатомных молекул была изложена в классической монографии «Колебания молекул» (соавторы — М. В. Волькенштейн и М. А. Ельяшевич).

В 1950-е годы Степанов, отталкиваясь от основополагающих работ С. И. Вавилова, развил квантовомеханическую теорию люминесценции и поглощения света, позволяющую единым образом описать характеристики этих процессов и основные экспериментальные факты. На основе этой теории был получен ряд важных результатов. Так, в 1955 году было впервые показано, что энергетический выход люминесценции системы с тремя уровнями энергии может превышать единицу. В 1956 году Степанов предсказал существование явления отрицательной люминесценции, которая проявляет себя как спектральный провал на фоне широкополосного равновесного теплового излучения. В последующие годы учёный систематически разработал теоретические основы спектроскопии отрицательных световых потоков, в рамках которой получили своё описание новые оптические явления — отрицательная люминесценция и отрицательный фотоэффект. В 1957 году он показал, что спектры поглощения и люминесценции сложных молекул связаны между собой соотношением, не зависящим от индивидуальных свойств молекул (универсальное соотношение Степанова). Обратившись к проблеме классификации вторичного свечения, в 1959 году Степанов совместно со своим учеником П. А. Апанасевичем обосновали в качестве принципиального отличия между люминесценцией и рассеянием наличие промежуточных процессов, происходящих в промежутке между моментами поглощения первичных и испускания вторичных фотонов.

С начала 1960-х годов основной сферой деятельности Степанова становится лазерная физика и нелинейная оптика. Так, уже в 1960 году совместно с В. П. Грибковским он провёл расчёт зависимости поглощения и люминесценции в трёхуровневой системе от интенсивности возбуждающего излучения. В последующие годы Степановым вместе с учениками были заложены основы инженерных методов расчёта лазерных систем, в частности в 1964 году были предложены простые вероятностные методы расчета энергетических и временных характеристик оптических квантовых генераторов. В этом цикле работ с единых физических позиций были рассмотрены все стороны процесса генерации света (соавторы — В. П. Грибковский, А. С. Рубанов, А. М. Самсон). В статье, написанной в 1965 году совместно с П. А. Апанасевичем, была построена теория внутрирезонаторного вынужденного комбинационного рассеяния; в дальнейшем эта тематика успешно развивалась в институте, возглавлявшемся Степановым.

Широкое признание получили работы Степанова, связанные с открытием нового класса лазерных сред — органических красителей. Сначала в 1964 году им совместно с А. Н. Рубиновым и В. А. Мостовниковым была предсказана теоретически возможность генерации на растворах ряда красителей, а спустя три года (одновременно с учеными США и ФРГ) они осуществили её экспериментально. В Институте физики АН БССР была создана серия соответствующих лазеров с плавно перестраиваемой частотой излучения в широкой области спектра. В 1972 году эта деятельность была отмечена Государственной премией СССР.

В работах Степанова и его учеников были заложены основы динамической голографии, разработаны новые методы преобразования световых пучков. В частности, в 1970 году он совместно с А. С. Рубановым и Е. В. Ивакиным обнаружил явление обращения волнового фронта при четырёхволновом взаимодействии.

Награды и премии

Сталинская премия второй степени (1950) — за 2-томную монографию «Колебания молекул» (1949)
Государственная премия СССР (1972) — за цикл работ по исследованию явления оптической генерации в растворах сложных органических соединений и созданию на их основе нового типа лазеров с плавно переключаемой частотой излучения в широкой области спектра (1964—1971, совместно с соавторами)
Государственная премия СССР (1982) — за цикл работ «Физические основы динамической голографии и новые методы преобразования пространственной структуры световых пучков» (1969—1980, совместно с соавторами)
орден «Знак Почета» (1952)
орден Трудового Красного Знамени (1961, 1983)
Золотая медаль имени С. И. Вавилова АН СССР (1967)
орден Октябрьской революции (1971)
орден Ленина (1973)
Герой Социалистического Труда (1973)
Государственная премия БССР (1976) — за цикл работ по генерации света
орден Дружбы народов (1979)
орден Отечественной войны II степени (6.4.1985)
медали

Работы

Книги

М. В. Волькенштейн, М. А. Ельяшевич, Б. И. Степанов. Колебания молекул. — М.-Л.: Гостехтеоретиздат, 1949; М.: Наука, 1972.
Б. И. Степанов. Люминесценция сложных молекул. — Минск: Изд-во АН БССР, 1955.
Б. И. Степанов. Основы спектроскопии отрицательных световых потоков. — Минск: Изд-во БГУ, 1961.
Б. И. Степанов, В. П. Грибковский. Введение в теорию люминесценции. — Минск: Из-во АН БССР, 1963; London: Ilisse Books, 1968, 1970.
Б. И. Степанов, В. П. Грибковский, А. С. Рубанов, А. Н. Рубинов, Ф. К. Рутковский, А. М. Самсон. Методы расчета оптических квантовых генераторов. — Минск: Наука и техника, 1966 (том 1), 1968 (том 2).
Б. И. Степанов. Лазеры сегодня. — Минск: Вышэйшая школа, 1977.
Б. И. Степанов. Очерки по истории оптической науки. — Минск: Наука и техника, 1978.
Б. И. Степанов. Квантовая электроника. — Минск: Наука и техника, 1979.
Б. И. Степанов. Лазеры на красителях. — М.: Знание, 1979. (Новое в жизни, науке, технике. Серия физика).
Б. И. Степанов. Введение в современную оптику. — В 4-х томах:
- Основные представления оптической науки на пороге XX века. — Минск: Наука и техника, 1989.
- Фотометрия. О возможном и невозможном в оптике. — Минск: Наука и техника, 1989.
- Квантовая теория взаимодействия света и вещества. — Минск: Наука и техника, 1990.
- Поглощение и испускание света квантовыми системами. — Минск: Наука и техника, 1991.

Основные научные статьи

М. В. Волькенштейн, М. А. Ельяшевич, Б.И. Степанов. Теория колебательных спектров многоатомных молекул // ЖЭТФ. — 1945. — Т. 15. — С. 35—41.
Б. И. Степанов, Б. С. Непорент. Колебательная энергия и люминесценция сложных молекул // УФН. — 1951. — Т. 43. — С. 380—425.
В. В. Антонов-Романовский, Б. И. Степанов, М. В. Фок, А. П. Хапалюк. Выход люминесценции системы с тремя уровнями энергии // ДАН СССР. — 1955. — Т. 105. — С. 50—53.
Б.И. Степанов. Закон Вавилова // УФН. — 1956. — Т. 58. — С. 3—36.
Б. И. Степанов. Отрицательная люминесценция и отрицательный фотоэффект // Оптика и спектроскопия. — 1956. — Т. 1. — С. 125—130.
Б. И. Степанов. Универсальное соотношение между спектрами поглощения и люминесценции сложных молекул // ДАН СССР. — 1957. — Т. 112. — С. 839—841.
Б. И. Степанов, П. А. Апанасевич. Классификация вторичного свечения // Оптика и спектроскопия. — 1959. — Т. 7. — С. 437—445.
Б. И. Степанов, В. П. Грибковский. Нелинейные оптические явления в системе частиц с тремя уровнями энергии // Известия АН СССР. — 1960. — Т. 24. — С. 534—538.
Б. И. Степанов, В. П. Грибковский. Применение вероятностного метода для расчета оптических характеристик квантовых генераторов света // УФН. — 1964. — Т. 82. — С. 201—220.
Б. И. Степанов, П. А. Апанасевич. Вынужденное комбинационное рассеяние внутри резонатора первичного ОКГ // Журнал прикладной спектроскопии. — 1965. — Т. 11. — С. 37—44. — doi:10.1007/BF00658079.
Б. И. Степанов, А. Н. Рубинов, В.А. Мостовников. Оптическая генерация в растворах сложных молекул // Письма в ЖЭТФ. — 1967. — Т. 5. — С. 144—148.
Б. И. Степанов, А. Н. Рубинов. Оптические квантовые генераторы на растворах органических красителей // УФН. — 1968. — Т. 95. — С. 45—74.
Б. И. Степанов, Е. В. Ивакин, А. С. Рубанов. О регистрации плоских и объёмных динамических голограмм в просветляющихся веществах // ДАН СССР. — 1971. — Т. 196. — С. 567—569.

Литература

Ельяшевич М. А., Федоров Ф. И. Борис Иванович Степанов (К пятидесятилетию со дня рождения) // УФН. — 1963. — Т. 81. — С. 401—402.
Бонч-Бруевич А. М., Феофилов П.П., Федоров Ф. И., Денисюк Ю.Н. Борис Иванович Степанов (К шестидесятилетию со дня рождения) // УФН. — 1973. — Т. 110. — С. 401—402.
Биобиблиографический указатель научных трудов академика АН БССР Б. И. Степанова. — Минск: Наука и техника, 1983.
Храмов Ю. А. Степанов Борис Иванович // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 254. — 400 с. — 200 000 экз.
Борис Иванович Степанов (К 90-летию со дня рождения) // Изв. НАН Беларуси: Сер. физ.-матем. наук. — 2003. — № 2. — С. 121—123.
Академик Б. И. Степанов: Воспоминания учеников и современников (к 90-летию со дня рождения). — Минск: Институт физики имени Б. И. Степанова, 2003. (Серия «Люди белорусской науки»).
Академик Б. И. Степанов: Воспоминания учеников и современников, избранные статьи. — Минск: Беларуская навука, 2013.