Населенность состояния

Из приведенного выше рассмотрения вполне разумно ожидать, что лазеры, в которых используются красители, могут генерировать на длинах волн в области спектра флуоресценции. Действительно, быстрая безызлучательная релаксация внутри возбужденного синглетного состояния 5i приводит к очень эффективному заселению верхнего лазерного уровня, а быстрая релаксация внутри основного состояния — к эффективному обеднению нижнего лазерного уровня. Следует также заметить, что в области длин волн флуоресценции раствор красителя достаточно прозрачен (т. е. соответствующее сеченне поглощения а невелико см., например, рнс. 6.29). Фактически же первый лазер на красителях был запущен поздно (в 1966 г.) [24, 25] относительно времени, с которого началось общее развитие лазерных устройств. Рассмотрим некоторые причины этого. Во-первых, это очень короткое время жизни т состояния 5i, поскольку мощность накачки обратно пропорциональна т. Хотя такой недостаток частично компенсируется большой величиной сечения перехода, произведение ах [напомним, что пороговая мощность накачки пропорциональна (ат) см. (5.35)] все же остается примерно на три порядка величины меньше, чем для твердотельных лазеров, таких, как Nd YAG. Вторая трудность обусловлена синглет-триплетной конверсией. Действительно, если тг ksT то молекулы будут накапливаться в триплетном состоянии, что приведет к поглощению за счет перехода 7 i->-7 2 (который является оптически разрешенным). К сожалению, это поглощение происходит, как правило, на длине волны флуоресценции (см., например, опять-таки рис. 6.29), что приводит к серьезному препятствию для возникновения генерации. Можно показать, что именно поэтому непрерывную генерацию можно получить лишь в случае, когда тг меньше некоторого значения, определяемого свойствами активной среды из красителя. Чтобы получить этот результат, заметим прежде всего, что кривую пропускания флуоресценции красителя (рис. 6.29) можно описать с помощью сечения вынужденного излучения Ое. Таким образом, если N2 — полная населенность состояния 5ь то соответствующее усиление (без насыщения) на определенной длине волны, при которой рассматривается Ое, равно ехр(Ы2<Уе1), где / — длина активной среды. Предположим теперь, что Ыт населенность триплетного состояния Гь Тогда генерация будет происходить при условии, что усиление за счет вынужденного излучения больше потерь, обусловленных триплет-триплетным поглощением, т. е. , [c.392]

При малых Р14 инверсия не наблюдается. Она возникает только при рцу превышающей определенную пороговую величину (Р14), при которой 3= 2. Населенность состояния [c.66]

Произведем теперь более точное вычисление. Предположим, что ядерный спин I равен 54 и что внешнее поле достаточно велико для того, чтобы энергия ядерного спин-спинового взаимодействия была пренебрежимо мала по сравнению с ядерной зеемановской энергией. Тогда процесс установления равновесия ядерной намагниченности, скорость которого пропорциональна разности р+ — р населенностей состояния /г = 34, очевидно, может быть описан одной экспонентой и для спиновой системы может быть определено одно-единственное время релаксации. [c.332]

Переход частицы обнаруживается независимо от того, приобретает лй она магнитную энергию или отдает. Эффекты поглощения и индуцированного излучения складываются, поэтому нет необходимости в различной населенности состояний частицы. Можно применять неполяризованные пучки. Как будет показано ниже, такая возможность является исключительной особенностью резонансного эксперимента. [c.15]

Если время жизни т электронного спина в данном состоянии становится очень коротким, то доступным для наблюдения будет, по-видимому, только среднее значение поля, созданного электронами в месте расположения ядра (среднее значение не равно нулю вследствие различия в населенностях состояний с = + 2 и 52= — V2) Электронные [c.186]

Предположим сначала, что между ядерным спином I и электронный спином 8 существует скалярное взаимодействие, которое для спина / является единственным релаксационным механизмом (хотя, конечно, оно не является единственным для снина 5). Пусть М и — населенности состояний + Уг для каждого спина (предполагаем для простоты, что они оба равны Уг). Переворачивание ядерного спина может происходить только при одновременном переворачивании электронного спина в противоположном направлении. Условие стационарного состояния спинов, заключающееся в том, что число переворачиваний ядерных спинов в противоположных направлениях одинаково, можно записать в виде [c.323]

При нормальных условиях (имеет место флюоресценция) триплетное поглощение (переход Т - Т2) пренебрежимо мало ввиду малой населенности подуровней состояния Г). Если краситель подвергается интенсивной оптической накачке, необходимой для лазерной генерации, синглет-триплетный переход может привести к заметной населенности состояния Т и возрастанию соответствующего триплетного поглощения. Факти- [c.217]

Под маневренностью понимается способность ТЭС (котлов, турбоустановок) быстро набирать нагрузку, быстро увеличивать выработку электроэнергии, что бывает необходимо в моменты наибольшего (пикового) потребления энергии предприятиями и населением. При этом котел и турбину часто приходится пускать из холодного состояния. Ввод турбины в работу и набор нагрузки возможны только после прогрева ее до температуры пара. Быстро обеспечить равномерный прогрев массивных фасонных элементов паровой турбины, работающей под высоким давлением пара, невозможно, т. е. невозможен и быстрый пуск мощной паровой турбины из холодного состояния. [c.218]

Действительно, согласно распределению Больцмана, при термодинамическом равновесии всегда < п , и так как = В ъ то числа переходов в единицу времени из состояния Ei в состояние Ео и наоборот будут одинаковыми. Следовательно, изменение числа атомов в основном и возбужденном состояниях благодаря вынужденным переходам не произойдет, т. е. каким было отношение njn , таким оно останется при взаимодействии света с атомом, если, конечно, имеем дело, как об этом говорили, двумя энергетическими уровнями атома — основным Е и возбужденным Е . Таким образом, чтобы получить инверсную населенность, нужно использовать три энергетических уровня активной среды или более. [c.382]

В состоянии термодинамического равновесия вероятность заполнения какого-либо энергетического уровня уменьшается с увеличением его энергии. Таким образом, в квантовой системе число частиц П2, находящихся в состоянии Е2, меньше, чем число частиц Hi в состоянии El. Другими словами, населенность верхнего уровня меньше, чем населенность нижнего. Кроме спонтанного и индуцированного излучения в такой системе может также происходить и поглощение электромагнитной энергии. Фотоны с энергией hv = E2—El поглощаются, а частицы с уровня Ei переходят на уровень Е2. Так как i> 2, поглощение является доминирующим. Индуцированные переходы 2-> i в этом случае лишь уменьшает коэффициент поглощения. [c.316]

Кванты света поглощаются, а частицы переходят из состояния с энергией Ео в состояние с энергией Е2. Такое заселение уровня 2 получило название оптической накачки. Инверсия населенности здесь может быть получена либо между уровнями 2 и El (т. е. П2>П]), либо между уровнями 1 и о( 1> о)- В первом случае усиление возникает на переходе Ет Еи во вто- Рис. 9.9. Трехуровневая ром — на переходе Ei- Eo. Ясно, что для схема переходов создания инверсной населенности между [c.317]

При отсутствии излучения на частоте рассматриваемого перехода инверсную населенность можно определить, зная скорость возбуждения и скорость релаксационных процессов, которые стремятся вернуть вещество а состояние термодинамического равновесия (к числу таких процессов относится, в частности, спонтанное [c.288]

Время жизни атомов на уровнях 2л и Зл определяется в основном вероятностями переходов с этих уровней на уровни 2р и Зр. Спонтанные переходы в основное состояние не могут заметно уменьшить населенность л-уровней вследствие полного пленения резонансного излучения, которое имеет место при давлениях Ме больше 13 Па. Этим условием и определяется нижний предел давления Ме в смеси. [c.304]

При полной раздельной системе строительство можно вести по очередям сначала — бытовая сеть, имеющая большое значение для санитарного состояния населенного пункта, затем — дождевая. Недостатком раздельной системы является сброс всех атмосферных вод без очистки в водоем в черте населенного пункта. [c.213]

В последние температура входит через фактор /(1 - /), содержащий населенности состояний ДУС и четко указывающий на двухтуннелонный механизм температурного уширения, а в формулы теории Андерсона — через отношение вероятностей р/(р + Р) прямых и обратных переходов в ДУС. Именно по этой причине теорию Андерсона трудно обобщить так, что бы она принимала во внимание взаимодействие с неравновесными ДУС, т.е. эффекты спектральной диффузии. Наша же теория легко может бьггь обобщена в этом направлении (см. 19). [c.254]

Естественная ширива уровня. Величина где И — суммарная вероятность перехода на уровни с меньшей знергией, а т — естественное время живии состояния п, определяемое процессом его спонтанной релаксации. Величина Тл определяется как средаее время уменьшения в е рая населенности состояния п по сравнению с населенностью в момент f = 0. Соответственно Тл определяется соотношением [c.40]

На том же рис. 4.43 показана зависимость интенсивности спонтанного свечения исследуемых ионных линий NII от времени задержки. Максимумы этого свечения и сигнала КАРС сильно разнесены во времени максимум свечения наблюдается при нулевых задержках, а максимум сигнала КАРС — при задержках в сотни наносекунд. Этот факт связан с тем обстоятельством, что интенсивность сигнала КАРС пропорциональна квадрату разности населенностей состояний, на которых происходит рассеяние, в то время как интенсивность спонтанного излучения прямо пропорциональна населенности верхнего состояния. Таким образом, динамика изменения интенсивности отражает процессы релаксахщи населенностей возбужденных состояний. [c.293]

Дифференциальные коэффициенты Эйнштейна. Эйнштейновские коэффициенты характеризуют вероятность переходов между энергетическими уровнями атомных и молекулярных систем. Здесь мы будем различать понятия энергетические состояния и энергетические уровни. Энергетический уровень онределяется набором и энергетических состояний с существующим или снятым вырождением. Линия излучения соответствует всем возможным переходам между состояниями, принадлежащими двум уровням. Линия складывается из комнонент, относящихся к не-реходам между парами состояний. В обычных источниках света населенности состояний, отвечающих некоторому уровню, равны между собой, поскольку процессы возбуждения и снятия возбуждения носят довольно случайный и изотропный характер. Это естественное возбуждение рассмотрено в [3]. В случае лазера интенсивное поляризованное однонаправленное поле излучения осуществляет анизотропное снятие возбуждения (или селективное опустошение ) путем вынужденного испускания. В результате возникают большие отклонения от раснределения населенности, соответствующего естесгвенноиу возбуждению. Дифферен [c.54]

Если все величины ф т равновероятны, то сроднее значение втЯп Длн ансамбля равно пулю и неди а тональные элементы в матрице плотности отсутствуют. Тогда возможно описание ансамбля с помощью одних только населенностей состояний. Если же, напротив, не все величины фп равновероятны, то усреднение по ансамблю дает не равные нулю величины недиагоналышх элементов в матрице плотности. В этом случае говорят, что в ансамбле имеется когерентность между двумя состояниями. Когерентность возникает в результате определенного процесса, который приводит к одной и той же разности фаз между состонниями для все.х систем в ансамбле. Таким процессом может быть когерентное возбуждение состояний например, под действием когерентного оптического излучения) или смешивание состояний при воздействии радиочастотного поля и т. д. [c.101]

Теперь нам необходимо определить вклад в полприза] и1о от атомов, возбужденных в состояние Ь. Так как это состояние лежит ниже состояния а, то оно может заселяться в результате спонтанного распада состояния а. Поэтому фупкцпя возбуждения состояния Ь должна иметь вид Яь(г, i , i) +/Уа Paoi i О, где / — коэффициент распада, характеризующий собой часть населенности состояния а, которая спонтанно распадается в состояние Ь. Одпако здесь мы отбросим последний член, отложив рассмотрение его влияния до п. 7,4. В этом приближении вклад атомов, возбужденных в состояние Ь, оценивается точно таким же соотношением, как и (9.109), в котором лишь следует произвести замену а на 6 и изменить знак, , [c.253]

Резонансные переходы, выравнивающие населенности состояний 35 и Зр, будут приводить к уменьшению интенсивности Ма-лшиии, что может быть использовано для обнаружения радиочастотного резонанса [61. [c.16]

В этой формуле вектор W имеет составляющие, пропорциональные принятым а priori вероятностям переходов для различных частот мультиплета, т. е. населенностям состояний Ji = Ж, а вектор 1 равен [c.464]

Если приложенные электрические или магнитные поля содержат постоянную составляющую, т. е. если одна частота равна нулю, то из развитого формализма следуют в качестве частных случаев эффект Покельса и квадратичный электрооптический эффект, а также эффект Фарадея и квадратичные магнитные эффекты. В случае постоянных полей необходимо внести поправки в релаксационные члены. Парамагнитная составляющая в эффекте Фарадея, апример, является следствием изменения населенностей состояний при приложении постоянного магнитного поля. Как уже упоминалось, релаксация происходит к равновесному состоянию, соответствующему мгновенным значениям приложенных полей, [c.395]

Такой метод детектирования резонанса, предложенный Лэмбом, неприменим к измерению тонкой структуры (351/2)— (Зруз) водорода, ибо, если для состояния 251/2 время жизни равно /7 сек, то состояние З51/2 имеет время жизни 1,6 10" сек относительно перехода в состояние 2р с испусканием 1Га-линии. Атомы в состояниях Ър со временем жизни 5,4 10 сел и менее населенных чем состояния 351/2, могут высвечиваться либо с испусканием Га-кванта при переходе в состояние 25, либо с испусканием Ь.глинии при переходе в состояние 15 (отношение вероятностей 1 7,5). Резонансные переходы, выравнивающие населенности состояний 35 и Зр, будут приводить к уменьшению интенсивности Га-линии, что может быть использовано для обнаружения радиочастотного резонанса [6]. [c.16]

Уместно также отметить, что применение электромагнитных методов обнаружения резонанса не обязатель но требует большой концентрации магнитных моментов в образцах, в которых ядерная поляризация определяется температурой решетки. Так, электромагнитны методы могут быть применены по крайней мере для наблюдения электронного магнитного резонанса в парах Rb , поляризованных оптической подкачкой [13]. С другой стороны, возможно применение других способов обнаружения резонанса ядерных спинов, находяш,ихся в массе плотного веш ества. Давным-давно высказывалось никем не проверенное предположение [14] о возможности обнаружения прохождения через резонанс по повышению температуры образца, вызванному внезапным увеличением поглощения электромагнитной энергии ядерными спинами. Совсем недавно было предложено [15] обнаруживать ядерный резонанс радиоактивных ядер, ориентированных при очень низких температурах, достигнутых с помощью адиабатического размагничивания, по нарушению анизотропии испускаемого у-излучения радиочастотным полем, выравнивающим населенности состояний ориентированных ядер. Попытка проверить этот метод на опыте окончилась неудачей. [c.22]

Инверсная заселенность уровней. Как увидим в дальнейшем, систему, энергетические уровни которой удовлетворяют определенным условиям, можно перевести в состояние с инверсной населенностью уровней. Процесс перевода системы в инверсное состояние называется накачкой. Накачку можно осуществить оптическими, электрическими и другими способами. При оптической накачке атомы, поглощая излучение, переходят в возбужденное состояние. При электрической накачке (например, в газообразной среде) атол ы переходят в возбужденное состояние благодаря неупругим столкновениям атомов с электронами в газовом разряде. В этой связи следует еще раз отметить идею В. А. Фабриканта, выдвинутую в 1939 г., сущность которой заключалась в том, чтобы с помощью спеи,иальных молекулярных примесей избирательно исключить некоторые нижние энергетические состояния, в результате чего осуществилась бы инверсная заселенность. [c.382]

При прохождении света через вещество происходит поглощение фотонов атомами и индуцированное излучение фотонов атомами, находящимися в возбужденном состоянии. Для того чтобы мощность светового излучения увеличивалась после прохождения через вещество, в веществе больше половины атомов должны находиться в возбужденном состоянии. Состояния вещества, в которых меньше половины атомов находится в возбужденном са тоянии, называются состояниями с нормальной населенностью энергетических уровней (рис. 307, а). Состояния вещества, в которых больше половины атомов иахо- [c.314]

Ситуация, однако, изменится, если в системе создать условия, при которых П2>П1. о таком состоянии говорят как о состоянии с инверсной населенностью. В этом случае процесс испуска- [c.316]

Переходы с уровней Е и 2А в основное состояние обусловливают возникновение двух красных линий люминесценции рубина / 1 (>1=694,3 нм) и 7 2(>ь=692,9 1ш). Под действием кристаллической решетки между уровнями 2Л и Е происходят сильные безызлучательные переходы, которые стремятся установить относительную населенность этих уровней в соответствии с больцма-новским распределением. С учетом малого расстояния между уровнями 2Л и (29 см ) и равенства их статистических весов [c.295]

Определенную роль в возбуждении верхних уровней 2 и Зл и создании инверсной населенности играет и непосредственное электронное возбуждение этих ур овней из основного состояния. Что касается уровней 2р к Зр, то для них эффективное сечение возбуждения из основного состояния меньше, чем для уровней 2s и Зл, поскольку р-уровни не связаны дипольными переходами с основным состоянием, имеющим ту же четность [c.304]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...