ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА НЕЛИНЕЙНОЙ ИОНИЗАЦИИ АТОМОВ Нестационарная теория возмущений из "Нелинейная ионизация атомов лазерным излучением " Книга посвящена новой главе физики — взаимодействию излучения большой интенсивности с веществом на атомарном уровне. Одним из основных разделов этой главы являются исследования нелинейной иоиизации атомов лазерным излучением оптического диапазона частот. Эта новая глава физики возникла в середине XX века сразу вслед за созданием лазеров. Появление лазеров дало в руки экспериментаторов качественно новые источники света, интенсивность которых в 10 раз превышает интенсивность света от долазерных источников. [c.8] За 35 лет, прошедших после создания лазеров, были выполнены многие сотни экспериментальных и теоретических исследований различных процессов, возни-каюш их при взаимодействии высокоинтенсивного света с атомами, атомарны-ми ионами и молекулами. К настоящему времени основные черты процессов нелинейного взаимодействия излучения с веществом на атомарном уровне исследованы экспериментально, описаны теоретически и представляют собой в значительной степени законченную главу физики. [c.8] В процессе проведения этих исследований их результаты периодически обновлялись в ряде монографий и в многочисленных обзорах, опубликованных в ведущих физических журналах. Однако на русском языке последняя монография была опубликована уже давно (Н.Б. Делоне, В.П. Крайнов Атом в сильном световом поле , М. Энергоатомиздат, 1984). Монографии, опубликованные в последующие годы в других странах, имеются в России лишь в единичных экземплярах и труднодоступны именно той части читателей, которой они наиболее нужны — студентам старших курсов, аспирантам, молодым научным сотрудникам и инженерам. Такая ситуация стимулировала работу авторов по написанию этой книги. [c.8] Книга рассчитана на читателя, знающего курс общей физики в университетском объеме. [c.8] Авторы отмечают, что перечень литературных ссылок далеко не исчерпывает все опубликованные в печати работы по данной теме. Мы указывали лишь на наиболее важные и содержательные публикации, а также на большинство обзорных работ. Определенный приоритет отдавался русскоязычным публикациям, как более доступным для широких кругов наших читателей. [c.8] Авторы благодарны многочисленным постоянным участникам научного семинара Института Общей Физики РАН ио многофотонным процессам, на котором в течение ряда лет систематически обсуждались различные вопросы, излагаемые в этой книге. [c.8] Авторы благодарны РФФИ за финансовую поддержку издания этой книги (проект 01-02-3 0001 д). [c.8] В начале XX века формулировка А. Эйнштейном закона для фотоэффекта открыла исследования этого процесса, одного из основных процессов, возникающих при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Атомный фотоэффект, именуемый также процессом фотоионизации атома, является вариантом фотоэффекта на атомарном уровне взаимодействия излучения. В первой половине XX века процесс фотоионизации атома был детально изучен экспериментально и описан теоретически. [c.11] Основной чертой процесса фотоионизации атома является его однофотонная природа — элементарный акт отрыва электрона от атома происходит в результате поглощения одного фотона. Соответственно на современном уровне этот процесс именуется также однофотонной ионизацией атома. [c.11] В первой половине XX века были обнаружены, исследованы и описаны также и другие элементарные процессы, возникающие при взаимодействии света с атомом — фотовозбуждение атома, рэлеевское и рамановское комбинационное) рассеяние света атомом (рис. 1.1). [c.11] В середине XX века были открыты качественно новые явления, возникающие при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Эти открытия были стимулированы революционными изменениями в характеристиках источников света. Появление лазеров дало в руки экспериментаторов монохроматическое излучение оптического диапазона частот гигантской интенсивности, существенно превышающей amoJ myю интенсивность (1а = 3,61 10 Вт/см ). Соответственно напряженность поля лазерного излучения существенно превышает атомную напряженность поля (Ра = 5,14 10 В/см). Из сравнения этой величины с интенсивностью долазерных источников монохроматического излучения — спектральных ламп — составляющей величину порядка 1 10 Вт/см , ясно, что при взаимодействии лазерного излучения с веществом должна возникнуть качественно новая физика. [c.12] Действительно, использование лазерного излучения позволило обнаружить существование помимо процесса однофотонной ионизации атомов также и процсссямногофотонной ионизации атомов. Основной чертой процесса многофотонной ионизации атома является тот факт, что отрыв электрона от атома происходит в результате поглощения нескольких фотонов в одном элементарном акте. [c.12] Используя лазерное излучение, были обнаружены и многофотонные аналоги других основных однофотонных процессов — многофотонное возбуждение атома, возбуждение высших гармоник при рассеянии света (многофотонное рэлеевское рассеяние света) и гиперрамановское (многофотонное рамановское) рассеяние света атомом (рис. 1.2). [c.12] Таким образом, использование высокоинтенсивного лазерного излучения привело к возникновению новой главы физики — нелинейного многофотонного) взаимодействия электромагнитного излучения с веществом на атомарном уровне. [c.12] Обнаружение многофотонных (нелинейных) процессов привело к современному взгляду на однофотонные процессы, как на результат реализации предельного случая, когда взаимодействие происходит при малой интенсивности света. [c.13] В последующих разделах этой вводной главы будут кратко изложены основные черты процесса многофотонной (нелинейной) ионизации атомов монохроматическим излучением оптического диапазона частот при его большой интенсивности. [c.13] Прежде чем обратиться к краткому изложению деталей нелинейного процесса ионизации атомов, необходимо сопоставить сам факт существования многофотонных процессов с основными квантовыми законами, определяющими взаимодействие света с атомом. Речь идет о законе Эйнштейна для фотоэффекта и вmopoJM постулате Н. Бора. [c.13] В обоих случаях как формулировки этих законов, так и некоторые следствия из них в принципе предполагают, что взаимодействие света с атомом носит однофотонный характер в каждом элементарном акте, приводящем к переходу атомного электрона из одного состояния в другое, поглощается один фотон. [c.13] Из соотношения (1.1) следует существование так называемой красной границы фотоэффекта для частоты света = Е.1/й — поглощение света атомом за счет его ионизации ограничено с красной стороны спектра. [c.13] Вернуться к основной статье