Атом двухуровневый

Анализаторы двухканальные 425 Атом двухуровневый 257 Атомы адронные 197 [c.436]

Спин в магнитном поле имеет два энергетических состояний и, следовательно, является двухуровневой системой. Все двухуровневые квантовые системы обладают рядом общих свойств, которые, в частности, были рассмотрены в 48 на примере двухуровневого атома. Спин в переменном магнитном поле ведет себя аналогично двухуровневому атому в переменном электрическом поле. [c.259]

Чтобы сформулировать второе приближение, положенное в основу оптических уравнений Блоха, надо найти выражение для вероятности поглощения света, так как приближение касается именно этой вероятности. Вспомним, что рассматривая в первой главе двухуровневый атом, взаимодействующий с полем возбуждающего лазера, мы нашли, что полный двухфотонный коррелятор, являющийся функцией расстройки и времени, описывается формулой [c.95]

Вернемся теперь к рассматриваемой нами задаче двухуровневой атомной системы. При спонтанном излучении атом испытывает переход 2-v 1, и для описания волновой функции атома можно снова применить выражение (2.29). Следовательно, приобретаемый атомом дипольный момент М описывается все тем же выражением (2.32). В действительности для состояний определенной четности первые два члена в выражении (2.32) равны нулю, поскольку как ы 2, так и ы2 — четные функции координаты г. В любом случае эти два члена не зависят от времени. Если для простоты рассмотреть состояния с определенной четностью, то выражение (2.32) упрощается, и мы приходим к выражению (2.33), т. е. [c.58]

В проведенном выше рассмотрении классическая величина — сила, действующая на атом, определялась через квантовые характеристики процесса резонансного взаимодействия монохроматического света с двухуровневой системой. Такой подход, очевидно. справедлив лишь при определенных ограничениях снизу на длительность интервала усреднения At. Ограничение состоит в том, что должно выполняться неравенство [c.102]

Двухуровневый атом 70, 74 Динамическая голография 163 [c.274]

Когда фотон поглощается атомом, энергия фотона превращается во внутреннюю энергию атома, в результате чего атом возбуждается с вероятностью, равной (в простейшем случае двухуровневой системы) [c.23]

Как и в уравнениях (5.115), левые части описывают временное поведение дипольных моментов и атомной инверсии. Теперь рассмотрим правые части, в которых представлены причины временных изменений величин и d . Первый член в уравнении (5.116) содержит частоту перехода атома л, равную Поскольку в твердом теле для атомов возможны разные положения, частоты переходов отдельных атомов могут различаться. Учтем это индексом л. В результате взаимодействия атома с окружением колебания его дипольного момента будут затухать. Соответствующая константа затухания обозначена через у. Таким образом, первый член в правой части уравнения (5.116) описывает колебания и затухание дипольного момента атома в отсутствие взаимодействия со световым полем. Сумма по к, которая входит в уравнение (5.116), описывает взаимодействие всех мод К с рассматриваемым атомом. Множитель имеет особенно важное значение. Благодаря ему уравнения лазера оказываются нелинейны.мн, так как в них входит произведение величин и Этот член учитывает дипольный момент, который создается электрическим нолем, представленным амплитудой моды Но так как здесь мы имеем дело с двухуровневым атомом, поток энергии между атомом и полем зависит от внутреннего состояния атома. Если его электрон находится на верхнем уровне, то энергия атома будет преобразовываться в энергию дипольного момента. Если же атом находится в своем нижнем состоянии, то энергия будет передаваться (за счет поглощения) от поля атому. Это изменение направления учитывается множителем (1 , знак которого зависит от фактической заселенности двух атомных уровней. [c.136]

Стоячая волна 36 Сужение линии 266 Схема уровней, двухуровневый атом 45 [c.346]

Один двухуровневый атом плюс одна мода поля. В полной квантовой версии теории, то есть в рамках нерелятивистской квантовой электродинамики, внутренняя координата г, координата центра инерции к и электрическое поле Е становятся операторами. Ситуация будет особенно простой, когда есть только два электронных состояния, то есть вовлечены только два внутренних уровня, и с этими двумя уровнями взаимодействует, вызывая переходы между ними, только одна мода электромагнитного поля. Такая модель была предложена на заре теории мазера Е. Джейнсом и Ф. Каммингсом и, независимо, Г. Паулем. [c.31]

Модель Джейнса-Каммингса-Пауля, введённая в предыдущем разделе, является самой простой моделью взаимодействия атома с квантованным полем она рассматривает только один двухуровневый атом И единственную моду поля излучения. Кроме того, в неё можно также включить движение центра инерции. В данной главе, однако, мы пока пренебрегаем движением атома это первоначальная версия модели Джейнса-Каммингса-Пауля. К квантовому рассмотрению движения центра инерции мы обратимся в главах 19 и 20. [c.460]

Рис. 16.14. Инженерия квантовых состояний схема установки. Мы приготавливаем произвольное интересующее нас полевое состояние фа), включающее первые N + 1 фоковское состояние, инжектируя в резонатор N подходящим образом приготовленных резонансных двухуровневых атомов. Начальным состоянием поля является вакуум. Атом с номером к находится в суперпозиции а) + iгk Ь) атомных состояний, где ек есть некоторый комплексный параметр, который зависит от интересующего нас состояния поля фа). Если все атомы, покидая полость, оказываются в основном состоянии, полевая мода будет находиться в желаемом со-

Теперь обратим ту ситуацию, которая обсуждалась в разделе 18.3. В то время, как там полевая мода играла роль интересовавшей нас системы, а резервуар состоял из двухуровневых атомов, теперь системой является одиночный двухуровневый атом, а резервуар состоит из бесконечного числа полевых мод. Взаимодействие атома с резервуаром приводит к спонтанному излучению атомов, а также к сдвигу уровней. В отличие от примеров, обсуждавшихся ранее, теперь мы хотим получить уравнение движения для матрицы плотности атома, а не поля. [c.590]

Недавно появился еще один вариант системы, передающей взаимодействие между электронами проводимости—так называемые двухуровневые системы в металлических стеклах с сильно нарушенной кристаллической структурой. В таких веществах возможны переходы целых групп ато.мов из одних позиций в другие, связанные с относительно малыми изменениями энергии. Такие группы называются двухуровневыми системами. Обычно при каждой температуре Т наиболее существенны те из них, которые имеют разность уровней порядка Т. [c.331]

Рассмотрим двухуровневый атом с разностью уровней энергии со = соо — Асо и обозначим поляризацию в (х, t), обусловленную атомом, через p /S.( >, х, t). Ее можно приближенно разложить на компоненты, находящиеся в фазе и со сдвигом на 90° по отношению к несущей электромагнитной волне [c.50]

Как правило, уравнение (2.5.10) в общем виде не имеет решения, даже в простейшем случае двухуровневой системы. Стандартным путем его решения является разложение в ряд теории возмущений по малому параметру д = о/ ат где — некоторое характерное внутриатомное поле. Для не слишком сильных оптических полей (д < 1 см. п. 2.6.5. и 2.8 для противоположного случая) решение (2.5.10) ищется в виде [c.117]

На протон в магнитном поле формально похожа другая система — изолированный атом, либо в газе, либо в качестве примеси в кристаллической решетке (рис. 3). Такие атомы характеризуются некоторыми вполне определенными энергетическими состояниями, и между этими состояниями всегда возможны переходы при посредстве какого-нибудь взаимодействия. Примером такой системы является примесь хрома, которая делает кристалл окиси алюминия рубином. Под действием поляризованного по кругу света примесные ионы хрома в рубине возбуждаются. Их можно рассматривать как ансамбль двухуровневых систем, причем переходы между уровнями происходят при взаимодействии электрических дипольных моментов ионов с вектором электрического поля, который у поляризованного по кругу света вращается. Чтобы получить переходы между двумя уровнями, освещают ионы хрома такими резонансными импульсами света, которые должны возбуждать только два из многочисленных уровней энергии иона, и тогда остальными уровнями можно пренебречь. Это формальное соответствие между системами атомов хрома и системами ядер позволяет предсказать явление эха, аналогичное эху ядерных спинов. Эхо, порожденные ионами хрома, должны быть импульсами света, образовавшимися в результате макроскопических колебаний электрических дипольных моментов. При этом не [c.143]

Двухуровневый атом в равновесии с излучением [c.288]

Поглощение и излучение фотонов двухуровневым атомом. Рассмотрим подробнее процесс воздействия внешнего резонансного поля на атом. Для простоты будем рассматривать двухуровневый атом (двухуровневую квантовую систему), к которой мы уже обращались в лекциях 4 и 6. Из материала этих лекций следует, что если впешнее поле не очень слабое (а это вполне реалистичное предположение в случае поля лазерного излучения), то надо принимать во внимание три различных процесса (рис. 1). Во-первых, процесс поглощения фотона внешнего поля [c.100]

Двухуровневый атом. Наиболее простая ситуация при взаимодействии электромагнитного излучения с атомом возникает тогда, когда можно считать, ч го излучение влияег лишь на два состояния атома, а его влияние на остальные состояния пренебрежимо мало. Ясно, что возможность такого подхода обусловливае 1ся как свойст вами энергетического спек тра и состояний атома, так и свойствами излучения. Для этого необходимо, чтобы излучение было достаточно когерентным, ширина линий излучения была достаточно малой и, кроме того, центральная частота (О линии излучения находилась в резонансе с частотой квантового перехода между соответствующими энергетическими уровнями, т. е. выполнялось условие ю = Ej — [c.257]

Ei)/fi, где El и Ej> - собственные значения энергии квантовых состояний атома. Если выполнение этого условия оказывается дослаточным для того, чтобы можно было пренебречь взаимодействием излучения с другими квантовыми состояниями атома, то атом рассматривается как двухуровнев1 1Й. Для упрощения расчетов пренебрегают также конечностью времени когерент1юсти, считая излучение монохроматичным с частотой (О, поскольку учет конечности ширины линии излучения при выполнении условий, обеспечивающих возможность рассматривать атом как двухуровневый, тривиален. По тем же соображениям волну можно считать линейно поляризованной. [c.257]

К. м. с оптической накачкой лишён этих недостатков. В нём поляризация вещества достигается воздействием на иарамагн. атомы светового излучения определ. частоты. Реальная система зеемановских уровней парамагн. атомов (К, ВЬ, s), применяемых в К. м., сложна. Однако принцип оптич. накачки может быть проиллюстрирован на npo Tennreii двухуровнево схеме. Свет накачки должен быть таким, чтобы вероятности его поглощения существенно различались для разных подуровней. В атом случае под действием света накачки примерное равенство населённостей этих подуровней нарушится и в ансамбле атомов возникнет макроскопич. электронный магн. момент — система станет поляризованной (см. Оптическая накачка, Оптическая ориентация атомов). [c.332]

Наряду с разработкой новых полупродниковых ЭП интенсивно ведутся работы по созданию ЭП на молекулярном уровне (молекулярные ЭП) [8]. Для их реализации необходимы наличие в молекулярной системе ее менее двух различимых стабильных состояний системы, достаточно большое время их жизни и возможность избирательно переводить систему в каждое из этих состояний. Оценка плотности записи информации в молекулярном П. у. составляет 10 бит/мм . При использовании частотно-селективной записи (т, н. спектральная память) ее можно увеличить до значения 10 бит/мм [8]. Путь уменьшения размера ЭП приводит вслед за разработкой молекулярных ЭП к атомным ЭП, в к-рых в качестве носителя инфорлшции может выступать одиночный атом. Действительно, двухуровневый атом представляет собой бистабильный логич. элемент, переключение к-рого осуществляется при переходе атома из одного энергетич. состояния в другое под действием внеш. поля. [c.526]

Еще совсем недавно одиночный атом, взаимодействующий с электромагнитным полем, мог бьггь предметом только теоретических исследований, потому что в экспериментах обычно имели дело только с ансамблями атомов. Энергетический спектр атома и вероятности перехода в нем можно с успехом изучать и на ансамблях одинаковых атомов. Однако прогресс экспериментальной техники в последние годы позволил приступить к экспериментальным исследованиям одиночных атомов и молекул. При этом возник ряд новых теоретических проблем, которые либо оставались незамеченными, либо были не актуальны при исследовании ансамблей атомов и молекул. К таким проблемам относится, например, вопрос о том, какова форма линии флуоресценции или поглощения, если время измерения короче времени жизни возбужденного электронного состояния. Ответ на подобный вопрос может бьггь получен в практической спектроскопии одиночной молекулы. Поэтому в данной главе мы детально изучаем квантовую механику двухуровневого атома, взаимодействующего с электромагнитным полем, обсуждая вопросы такого рода. [c.11]

Сначала займемся изучением явления поглощения. С этой целью рассмотрим обычную двухуровневую схему и предположим, что в момент времени t = О атом находится в основном состоянии 1 и что с ним взаимодействует монохроматическая электромагнитная волна на частоте ш. С классической точки зрения атом в результате взаимодействия с электромагнитной волной приобретает допол[1нтельную энергию Н. Например, это может произойти при взаи одейстЕии электрического дипольного момента атома Цг с электрическим полем Е электромагнитной волны (Я = Це-Е). В данном случае будем говорить об электрическом дипольном взаимодействии. Однако это не единственный вид взаимоденствня, благодаря которому может произойти переход. Например, переход может осуществиться вследствие взаимодействия магнитного дипольного момента атома ц,п с магнитным полем В электромагнитной волны (Цт В, магнитное дипольное взаимодействие). Чтобы описать эволюцию этой двухуровневой системы во времени, необходимо обратиться к квантовой механике. Иными словами, если классическое рассмотрение приводит к энергии взаимодействия Н, то квантовомеханический подход вводит гамильтониан взаимодействия Ж. Вид этого гамильтониана можно найти из классического выражения для энергии Н с помощью хорошо известных правил квантовой механики. Однако в данном случае точный вид выражения для гамильтониана Ж нас не интересует. Следует лишь заметить, что гамильтониан Ж является синусоидальной функцией времени, частота м которой рав[1а частоте падающей волны. Таким образом, имеем [c.527]

Взаимодействие на атомном уровне. Процесс взаимодействия лазерного излучения с веществом па микроскопическом (атомном) уровне представляет интерес с нескольких точек зрения. Во-первых, изолированный атом (и тем более его наиболее простая модель — двухуровневый атом, т. е. двухуровневая квантовая система) представляет собой относительно очень простой объект. Взаимодействие излучения с таким объектом можно достаточно строго описать аналитически и тем самым получить основные закономерности взаимодействия в форме, доступной для анализа. Во-вторых, изолированный атом представляет собой адекватную модель большого класса реальных сред — разреженных газов. Наконец, в-третьих, закономерности, установленные для случая взаимодействия на микроскопическом уровне, существенно определяют взаимодействие излучения с плотными га-аами, плазмой, жидкостями и твердыми телами. Поэтому в лекциях, посвященных взаимодействию лазерного излучения с кон-депсироваиными макроскопическими средами, неоднократно будут использоваться данные, полученные в первых лекциях. [c.14]

Реальный атом (молекула) имеет два важных отличия от рас-смотренпой выше двухуровневой модели. Первое отличие — наличие кроме двух (резонансных) состояний других связанных и свободных состояний электрона. Второе отличие — наличие конечных шнрнн резонансных состояний. Реальное иоле лазерного излучения, в отличие от модельного, квазимонохроматично. Рассмотрим последовательно влияние этих свойств реальной системы и реального поля. [c.74]

Поглощение и излучение фотонов двухуровневым атомом. Сила вlJ тоеою давления на атом в резонансном внешнем поле. Ускорение и замедление атомов под действием силы светового давления. Использование явления светового Эовления на атомы и молекулы. [c.98]

Когерентный ансамбль атомов. В этой лекции, посвященной нестационарным эффекта-м, объектом является не изолированный двухуровневый атом, а ансамбль двухуровневых атомов i ait модель резонанспой среды. Такая постановка задачи существенно отличается от аадачн взаимодействия излучения с одним атомом. [c.178]

Наконец, надо обратить внимание, что двухуровневый атом, как квантовая система, имеющая лишь два состояния, качественно аналогичен квантовой системе со спином 1/2. Поэтому имеются далеко идущие аналогии между двухуровневым атомом в резонансном поло и частицей со спином 1/2 в магнитном поле. Соответственно тот же круг вопросов детально изучался, наблюдался и использовался ранее, чем в оптике, в ядерном магнитном резонансе и электронном парамагнитном резонансе [5, 6]. Поэтому при исследовании нестационарных эффектов, возникающих при резонансном взаимодействии излучения с ансамблем двух-уроппевых атомов, широко пспользуется Эта аналогия. [c.180]

Наконец, в-третьих, необходимо выполнение еще одного условия на форму имнульса и напряженность поля, по сутп дела означающего, что двухуровневый атом под действием такого пмпульса совершит одну осцилляцию, основное состояние — возбужденное состояние — основное состояние, и вернется, таким образом, в исходное состояние. За время т = лО" двухуровневые атомы переходят из основного состояния в возбужденное за время т = = 2я 3 — возвращаются назад в основное состояшге. Последнее условие можно записать как [c.186]

Временные масштабы. Итак, самой простой системой КЭД резонатора является одиночный двухуровневый атом, взаимо-действуюш,ий с одной резонаторной модой. Динамика этой системы описывается уравнением Шрёдингера, так что эволюция во времени [c.31]

Рис. 14.2. Простая модель взаимодействия атома и поля с учётом движения центра инерции. Единственная мода добротного резонатора, которая описывается модовой функцией u(r), изображённой здесь в простейшей форме, как синусоида, взаимодействует с атомом, имеющим полную массу М и находящимся в точке R. Движению центра инерции атома отвечает кинетическая энергия Р /2М. Мы рассматриваем только два внутренних состояния атома, а именно, возбуждённое состояние а) и основное состояние Ь) с энергиями, соответственно, Еа = hua и Еь = hujb- Частота перехода есть оо = ооа - ( ь-Дальнейшее упрощение происходит, когда мы считаем, что атом находится в фиксированной точке, то есть пренебрегаем движением центра инерции. В таком случае данная модель, которую называют в литературе моделью Джейнса-Хаммингса-Пауля, описывает взаимодействие двухуровневой системы с одной

Двухуровневый атом взаимодействует с электромагнитным полем зезонатора в соответствии с моделью Джейнса-Каммингса-Пауля. При t = О поле находится в тепловом состоянии [c.483]

Рис. 16.15. Инженерия квантовых состояний эволюция полевых амплитуд, обусловленная взаимодействием следующих друг за другом атомов с полем эезонатора. Вдоль вертикальной оси показано, как развиваются состояния поля с заданным числом фотонов, а на горизонтальной оси указано время, которое пропорционально числу атомов. Предполагается, что после резонансного взаимодействия двухуровневых атомов с одной резонаторной модой, которая сначала была в вакуумном состоянии, все N атомов оказались в основном состоянии. До входа в резонатор каждый атом находится в подходящим образом выбранной суперпозиции основного и возбуждённого состояний. Поэтому атом может либо увеличить число фотонов на единицу, либо оставить его неизменным, как указывают диагональные и горизонтальные стрелки. Каждая элементарная ячейка этой решётки может считаться нижней плоскостью эис. 15.1, так как мы рассматриваем только те атомы, которые покидают

Этот результат можно упростить, так как многомодовый оператор поля коммутирует с атомным оператором. В результате в первом и последнем члене написанного выражения появляется квадрат величины д. Напомним, что = О, так как двухуровневый атом может релаксиро-вать лишь в основное состояние и никуда более. Поэтому получаем, [c.733]

Элементарная квантовая теория теплового излучения строится на основе двухуровневой модели атома. Предполагается, что атом имеет два дискретных энергетических состояния основное с энергией Шо и возбужденное с энергией Число атомов в каждом из этих состояний — Л о и — называют паселепиостя-ми соответствующих уровней. Разность энергий ОСНОВНОГО и возбужденного состояний равна энергии светового кванта, поглощаемого при переходе О —> 1 или излучаемого при переходе 1 0 [c.249]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...