ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние ангармонизма вещества на его тепловое излучение из "Фотоны и нелинейная оптика " Отсюда с учетом условия унитарности (24) получаем ОЗК (7). [c.130] Использованные выше найквистовский или ланжевеновский методы не могут считаться строгими. В связи с этим мы воспользуемся здесь методом кинетического уравнения ( 2.5), который близок к марковскому подходу. [c.130] Существенно, что поскольку нас интересует свободное поперечное поле вне образца, то физический смысл имеет стационарное решение кинетического уравнения при г - оо. Падающее поле задает начальное состояние при io- —оо. Заметим, что так как образец ограничен в пространстве, то это решение описывает не равновесное поле с температурой вещества, а ТИ. Иначе говоря, мы с помощью кинетического уравнения описываем нагрев термостатом — веществом другого термостата — электромагнитного вакуума. Бесконечная теплоемкость последнего предотвращает выравнивание температур. [c.131] Заметим, что коэффициенты го пропорциональны квадрату заряда электрона и поэтому описывают однофотонные элементарные процессы. В то же время матрица рассеяния Т7 согласно (27) зависит от IV экспоненциально и включает, следовательно, многофотонные эффекты, но тривиального типа, т. е. происходящие за счет многократных однофотонных процессов (в случае макроскопического образца (27) соответствует закону ослабления Бугера V ехр (—юИс), где I — толщина образца). [c.135] Эффект насыщения подавляет амплитудные флуктуации и в результате в (30) появляется фактор 1/2 (подробнее см. [4, 5]). [c.136] В этом параграфе мы получим связь операторов рождения и уничтожения фотонов с полем в дальней зоне и связь моментов поля jVx2 с функцией корреляции и с вероятностью появления фотоимпульса на выходе ФЭУ. С помощью двух простых моделей будет пояснено важное понятие объема когерентности поля. [c.136] Таким образом, / является трехмерным фурье-образом распределения молекул. Такие величины в теории рассеяния называются форм-факторами. [c.139] нормированная функция корреляции определяется спектральным g и пространственным / форм-факторами излучателя. [c.140] Таким образом, функция продольной когерентности g (т) равна фурье-образу спектральной формы линии g (со), а функция поперечной когерентности / (я) равна трехмерному фурье-образу концентрации молекул, т. е. форм-фактору образца. [c.140] Феноменологическая модель. Рассмотрим феноменологическую модель образца, соответствующую абсолютно черному телу, полностью поглощающему падающее излучение. Последнее означает, что коэффициент поглощения плоской волны пропорционален отношению площади тени а , отбрасываемой телом на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения г, к сечению объема квантования (также перпендикулярного г) Л — а Ь Ьу. Чтобы учесть упругость рассеяния, добавим безразмерный множитель 2яб к - к уЬ/. [c.142] Таким образом, при 2) = т] = 1 среднее число фотоотсчетов в дальней зоне равно среднему числу фотонов в равновесном поле, имеющем температуру тела, умноженному на число независимых мод Удет/Уког, которые ВИДИТ детектор. [c.143] Операторы здесь расположены в нормальной последовательности что следует из рассмотрения процесса детектирования с помощью теории возмущения [Ц. [c.144] Функция корреляции, в свою очередь, определяется МР и температурой образца согласно (4.6.9) и ОЗК. [c.146] Интерпретация эффекта. Хотя эксперимент Брауна — Твисса иногда называют первым экспериментом квантовой оптики, по существу эффект корреляции интенсивностей — классическое явление, не требующее для его понимания квантования поля (в отличие от эффекта корреляции фотонов при двухфотонном распаде возбужденных состояний молекул или фотонов накачки — см. главы 5, 6). Его можно наблюдать и с помощью аналоговых корреляторов. Если Ьсо- кТ, то яркость ТИ определяется формулой Релея — Джинса, не содержащей Й. Далее, уменьшение относительной величины эффекта т при увеличении Удет является проявлением общей закономерности теории вероятностей относительные флуктуации суммы д независимых случайных величин падают при увеличении д. [c.147] Б заключение отметим, что если интересоваться статистикой поля в одной точке пространства, то можно использовать один ФЭУ (при условии, конечно, У дет У ког)- Наблюдая распределение вероятности появления заданного числа отсчетов за время Т, можно определить высшие моменты поля. Связь статистик фотоотсчетов и поля дается известной формулой Манделя [1, 2]. Такие эксперименты представляют большой интерес для исследования статистики лазерного излучения (которое с хорошей точностью описывается смещенным гауссовым состоянием (4.4.15)) и для изучения вещества с помощью квазиупругого рассеяния света и метода оптического смешения [164, 165]. [c.148] Понятие ангармонизма вещества на оптических частотах появилось в связи с развикием нелинейной оптики. Такие эффекты, как генерация гармоник, сложение и вычитание частоты, самофокусировка, нелинейное поглощение, просветление, вынужденные рассеяния, удобно описывать с помощью иерархии нелинейных восприимчивостей у которые вычисляются в рамках полуклассической теории излучения [9—11]. [c.149] Наиболее изучены и теоретически, и экспериментально выну/К-денные эффекты, не требующие для расчета квантования поля. Однако фотонные представления очень наглядны, и трактовка нелинейных эффектов, связанных с изменением частотного спектра поля, с помощью элементарных многофотонных процессов получила широкое распространение. С другой стороны, спонтанные нелинейные эффекты типа многофотонного излучения последовательно описываются лишь квантовой теорией поля и вещества. Некоторые смешанные спонтанно-вынужденные эффекты, наблюдаемые при участии падающего поля — накачки (например, параметрическое рассеяние света — см, гл. 6), удается достаточно полно отразить феноменологической полуквантовой теорией, в которой переменные вещества исключены с помощью нелинейных восприимчивостей. [c.149] Вернуться к основной статье