Сдвиг атомных уровней

Лекция 3. СДВИГ АТОМНЫХ УРОВНЕЙ [c.31]

Возникновение динамического штарковского сдвига атомных уровней приводит к ряду весьма существенных эффектов при нелинейной ионизации атомов. Увеличение потенциала ионизации может приводить к изменению степени нелинейности процесса (порогового числа поглощенных фотонов). Сдвиги атомных уровней нарушают возможность выделения прямого (в отсутствие промежуточных резонансов с реальными возбужденными состояниями, см. гл. V) и резонансного (см. гл. VI) процессов многофотонной ионизации путем подбора частоты излучения. Из-за гауссовой формы импульса лазерного излучения (гл. III) по мере нарастания интенсивности излучения на фронте импульса из-за сдвига уровней чередуются прямые и резонансные процессы ионизации (так называемые динамические резонансы, см. гл. VI). [c.20]

Экспериментальные методы измерения сдвига атомных уровней в поле лазерного излучения. В этом разделе будут кратко обсуждены экспериментальные методы, используемые для исследования эффекта Штарка в том практически наиболее важном случае, когда возмущение сводится к сдвигу исходного атомного уровня. [c.88]

Есть еще один вопрос, на который необходимо дать исчерпывающий ответ — какова максимальная величина штарковского сдвига атомного уровня в поле светового диапазона частот Ответ на этот вопрос требует привлечения данных о нелинейной ионизации атома в световом поле. [c.108]

Второй эффект — возникновение динамических резонансов (в том числе, многофотонных) при сдвиге атомных уровней под действием изменяющегося во времени поля в импульсе лазерного излучения (см. разд. 6.6). Это приводит к чередованию прямого (в отсутствие резонансов) и резонансного процессов ионизации на фронте и на спаде одного импульса лазерного излучения. Только в слабом поле, когда штарковский сдвиг мал, можно говорить о каком-то одном процессе, прямом или резонансном. Критерий малости очевиден — 5Еп Е) < Г, где Г — максимальная из всех других ширин, имеющих место в конкретном эксперименте (доплеровской ширины, ширины спектра лазерного излучения и т.д.). [c.109]

Характер таких переходов (соответствующих энергиям, скажем, от 30 до 50 эв) не меняется существенным образом при образовании твердого тела из отдельных атомов, так как сдвиг атомных уровней при этом мал по сравнению с 30 эв. Потери, связанные с такими межзонными переходами с большим изменением энергии, часто называют ионизационными. [c.241]

Рентгеновская фотоэлектронная эмиссия (РФЭ) возникает под действием рентгеновского излучения и связана с переходом фотоэлектронов с глубоких атомных уровней в вакуум. Характерной особенностью фотоэлектронных спектров РФЭ является наличие узких линий, соответствующих фотоэлектронам, которые вышли из тела без рассеяния энергии (табл. 25.18 и рис. 25.28— 25.30). При использовании длинноволнового рентгеновского излучения (/iv=l кэВ) энергия эмитированных электронов составляет несколько сот электрон-вольт. Длина свободного пробега таких электронов равна 0,5— 2 нм (рис. 25.27), так что линейчатая часть спектров РФЭ отражает свойства приповерхностного слоя толщиной до пяти монослоев. Эта особенность спектров РФЭ позволяет использовать их для анализа состава поверхности в рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФС). Энергии для химических элементов в соединениях различаются на несколько электрон-вольт. Так, для углерода энергия фотоэлектронной 1 s-линии меняется от 281 (Hf , Ti ) до 292 эВ (СОг)-Этот эффект, обычно называемый химическим сдвигом, дает возможность получать с помощью РФС информацию не только о оставе поверхности, но и о химических [c.579]

Ф-лы (1,2) описывают зависимость радиуса ядра R и плотности заряда р(г) от Л в среднем и не учитывают индивидуальных особенностей строения ядер. Последние могут привести к нерегулярностям в изменении R. В частности, из измерений изотопических сдвигов энергий атомных уровней следует, что иногда радиус ядра может даже уменьшаться при добавлении д х нейтронов (напр., радиус ядра Са меньше радиуса Са). Измерение изотопич. сдвигов уровней атомов и мезоатомов дало возможность оценить изменение радиуса ядра в возбуждённом состоянии, Как правило, по мере возбуждения ядра его радиус увеличивается, но незначительно (доли %). Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что распределения протонов и нейтронов в ядре практически одинаковы. Но в тяжёлых ядрах из-за больших кулоновских сил и связанного с ними избытка нейтронов радиус распределения нейтронов может немного превышать радиус распределения заряда (нейтронное гало). Подобное гало может возникать также в лёгких ядрах, перегруженных нейтронами ( Li). [c.686]

Механизм превращений (на атомном уровне) определяется перестройкой решеток фаз в результате изменения местоположений атомов (например, в результате сдвига или диффузии). [c.69]

На атомном уровне разрушение представляет собой разрыв межатомных связей с образованием новых поверхностей. Если разрыв межатомных связей происходит перпендикулярно плоскости разрушения, то происходит разрушение сколом или отрывом. Если разрыв связей идет под действием силы, приложенной параллельно плоскости разрушения, то происходит разрушение сдвигом или скольжением. В металлам может иметь место и тот, и другой вид разрушения, что определяется главным образом их кристаллической структурой. Кроме того, характер разрушения зависит от температуры, скорости деформации, напряженного состояния, чистоты металла и т. д. [c.17]

В заключение еще раз отметим, что сдвиг уровней в поле лазерного излучения является очень важным эффектом, существенно проявляющимся в большом числе конкретных явлений, имеющих место при взаимодействии лазерного излучения как на атомном уровне, так и с прозрачными и непрозрачными макроскопическими средами. Мы будем принимать во внимание сдвиг уровней во многих последующих лекциях. [c.40]

Введение. Постоянное электрическое поле вызывает сдвиг энергий атомных уровней. Закон сохранения энергии, как известно, справедлив только в постоянном поле. В поле, зависящем от времени, энергия системы не сохраняется. Можно говорить о штарковском сдвиге уровня энергии лишь при определенных условиях (об этом уже кратко упоминалось в п. 4.1). При этом исходным соотношением является теорема Флоке (см. разд. 2.4). [c.86]

Так как в любом эксперименте измеряется не возмущение изолированного атомного состояния (т.е. не штарковский сдвиг данного уровня), а изменение энергии перехода из одного (начального) состояния в другое состояние, то при взаимодействии лазерного излучения с атомами типичной ситуацией является наблюдение суммарного эффекта от возмущения основного состояния низкочастотным полем и возмущения высоковозбужденного состояния высокочастотным полем. Именно такие случаи и будут описаны ниже, в разделе 4.4. [c.87]

Поскольку частотные сдвиги невозможно отделить от исходных энергий атомных уровней (перенормировка), мы будем считать, что величина (11.17) равна нулю, и, как показывает более подробное рассмотрение, мы даже можем считать величины А действительными. При этом для двухуровневых атомов (которые мы и рассматриваем) равенства (11.15) и (11.16) принимают вид [c.294]

Разрушение твердого тела представляет собой процесс разделения его на части под действием нагрузок, которые также могут сопровождаться термическими, радиационными, коррозионными и другими воздействиями. На атомном уровне разрушение представляет собой разрыв межатомных связей с образованием новых поверхностей. Если разрыв межатомных связей происходит перпендикулярно плоскости разрушения, то происходит разрушение сколом или отрывом. Если разрыв связей идет под действием силы, приложенной параллельно плоскости разрушения, то происходит разрушение сдвигом или скольжением. В металлах может иметь место и тот, и другой вид разрушения, что определяется главным образом их кристаллической структурой. Кроме того, характер разрушения зависит от температуры, скорости деформации, напряженного состояния, чистоты металла и т. д. [c.72]

Как мы увидим ниже, изменение энергии (31.18) даже при максимальных полях, получаемых в настоящее время в лабораториях, оказывается обычно малым по сравнению с энергиями атомных возбуждений. Поэтому сдвиг энергетических уровней в поле можно рассчитывать с помощью обычной теории возмущений. Для вычисления восприимчивости, т. е. второй производной по полю, необходимо учесть члены вплоть до второго порядка по Н следовательно, нужно воспользоваться широко известной формулой теории возмущений, включающей члены второго порядка ) [c.262]

В сдвиге линий проявляется только часть смещения уровней, обусловленная оптическим электроном. Сдвиг уровней, связанный с электронами атомного остатка, при переходах оптического электрона остается неизменным и поэтому не может быть экспериментально зарегистрирован. Исходя из этого, при расчете сдвига уровней из наблюдаемого сдвига линий его обычно полагают равным нулю. [c.72]

Здесь т — масса электрона, а — постоянная тонкой структуры (аг= 1/137). Большой логарифмич. множитель (для не слишком тяжёлых элементов параметр Zaнулевых колебаний в пределах от характерной энергии атома m (Za) до энергии покоя электрона тс. Дрожание электрона приводит к положит, добавке к потенциалу взаимодействия dV— /ft6r- d V/dr и, соответственно, к сдвигу атомного уровня вверх на величину [c.621]

Заканчивая рассмотрение эффекта сдвига атомных уровней в поле лазерного излучения, надо еще раз отметить, что сдвиг происходит иод действием среднего (за много периодов) поля излучения, в подавляющем числе случаев сдвиг проиорционален квадрату напряженности иоля (интенсивности излучения), а в перезонансном внешнем поле надо принимать во внимание сдвиг ирн напряженности поля Е > 10 В/см (иптенсивности излучения 10 Вт/см ). [c.40]

Статический штарковский сдвиг атомных уровней был открыт И. Штар-ком в 1913 г До середины нашего века как экспериментальные, так и теоретические исследования этого эффекта ограничивались случаем постоянного электрического поля. Лишь в 60-х годах создание лазеров стимулировало исследователей обратиться к возмущению (сдвигу и расщеплению) атомных уровней под действием переменного электромагнитного поля и, в первую очередь, под действием светового поля лазерного излучения. Первое наблюдение динамического эффекта Штарка, возникающего под действием поля лазерного излучения, было осуществлено Л.М. Бонч-Бруевичем с сотрудниками в 1969 г [4Л [c.77]

Первое отличие состоит в том, что если в постоянном поле возмущение невырожденного связанного атомного состояния сводится к изменению его энергии (к штарковскому сдвигу атомного уровня), то в монохроматическом электромагнитном поле исходное невырожденное состояние трансформируется в спектр квазиэнергетнческих состояний с расстоянием между соседними квазиуровнями, равным энергии фотона излучения (см. разд. 2.4). Кроме того, весь квазиэнергетический спектр смещен относительно исходного невозму- [c.77]

Из материала, приведенного в следующем разделе, будет видно, что результаты экспериментов качественно и количественно хорошо согласуются с приведенными выше предсказаниями о возникновении спектра квазигармоник квантовой системы атом + поле . Там же будет показано, что лишь в одном важном для практики частном случае во всем спектре квазигармоник заселяется лишь одна, нулевая квазигармоника, что соответствует сдвигу атомного уровня на величину 5Еа = Еа Е) — (0), аналогично тому, как это происходит в постоянном электрическом поле. [c.87]

Для исследования могут использоваться различные классические спектральные методы — поглощение вспомогательного излучения, двухфотонная спектроскопия, двойной радиооптический резонанс, использование поляризованного излучения. Эти методы кратко описаны в обзоре [4.2] и здесь обсуждаться не будут. Дело в том, что практически все эксперименты, в которых наблюдались большие штарковские сдвиги атомных уровней в поле лазерного излучения, выполнены другим методом — методом многофотонной ионизащюнной спектроскопии [4.33]. [c.89]

Следовательно, во всех трех случаях возмущение сводится к динамическому штарковскому сдвигу атомного уровня. Однако в общем случае, при произвольном соотношении между параметрами атомной системы и электромагнитного поля, возбуждается много квазиэнергетических состояний, и понятие штарковского сдвига исчезает. [c.92]

В частном случае высокочастотного ш > п,п 1) и слабого <С 1 ) поля в спектре квазиэнергетических гармоник заселяется лишь одно состояние к = 0), так что возмущение сводится только к изменению (сдвигу) атомного уровня. Это изменение пропорционально квадрату напряженности поля и численно равно колебательной энергии свободного электрона в поле электромагнитной волны [c.108]

При экспериментальных исследованиях прямой многофотоиной ионизации атомов нужно иметь в виду два важных обстоятельства, которые могут исказить данные для пороговой ионизации. Первое — это надпоро говая ионизация, а второе — это динамический штарковский сдвиг атомных уровней. Пороги по напряженности поля для обоих этих процессов существенно зависят от конкретной структуры спектра атома и конкретной частоты излучения. Поэтому нельзя указать какую-нибудь (даже приближенную) границу по напряженности поля, когда влиянием этих процессов можно пренебречь. [c.139]

Общий вид этого соотношения соответствует хорошо известному виду выражения для динамического штарковского сдвига атомных уровней, получаемому в рамках нестационарной теории возмущений (см. гл. IV). Сопоставление конкретных выражений для динамической поляризуемо сти [Зп1т при различных значениях п, /, т, следующих из потенциала КХ, с выражениями для тех же случаев, следующих из нестационарной теории возмущений 10.60], показывает, что они эквивалентны с учетом исчезновения в случае потенциала КХ члена — 1/а , соответствующего пондеромоторной энергии. [c.285]

Квантовополевые методы теории многих тел. Успехи радиоспектроскопии в первые послевоенные годы привели к экспериментальному обнаружению радиационных эффектов (эффектов высшего порядка по взаимодействию электронов и фотонов) в квантовой электродинамике — сдвига атомных уровней Лэмба и аномального магнитного момента электрона. В те же годы начали вступать в строй первые ускорители, способные рождать элементарные частицы (пионы и др.). [c.174]

П. в. входит составной частью в наблюдаемые эффекты квантовой электродинамики. Напр., искажение за счет П. в. кулоиовского ноля атомного ядра ведет к сдвигу атомных уровней ( лэмбовский сдвиг ). П. в. проявляется также в рассеянии электронов на внеишем поле, опо должно проявиться в еще не обнаруженном рассеянии света светом и пр. [c.137]

Другим механизмом неоднородного уширения, приводящим опять-таки к гауссовой форме линии, может быть любое явление, которое вызывает случайное распределение частот атомных переходов. Например, если локальное электрическое поле кристалла случайным образом изменяется от точки к точке вследствие, скажем, дефектов кристаллической решетки, то благодаря эффекту Штарка возникнут локальные сдвиги энергетических уровней, а вместе с ними и частот атомных переходов. Аналогичное явление имеет место также и в резупорядоченных [c.51]

Эта глава посвящена возмущению атомных уровней электромагнитным полем лазерного излучения. Сдвиг уровня в постоянном электрическом поле называется статическим гитарковскгш сдвигом сдвиг уровня в переменном монохроматическом электромагнитном поле называется динамическим гитарковским сдвигом. [c.77]

Относительно малая величина наиряженности постоянного электрического иоля, которую можно реализовать экспериментально (не более 10 В/см), определяет относительно малые величины сдвигов и расщеплений атомных уровней, наблюдаемых экспериментально. Они составляют обычно величины, не превышающие 1см (Ю эВ). Конечно, эти величины значительно превышают естественную ширину атомных уровней (порядка см ), а также доилеровскую ширину ири комнатной [c.80]

В случае больших отстроек от резонанса, который обсуждается в разделе 15.2, мы сделаем некоторую замену, а затем в разделе 15.3 эешим получившееся уравнение с помощью преобразования Лапласа. Случай больших отстроек является особенно важным, так как число фотонов и населённости атомных уровней сохраняются, но возникают фазовые сдвиги, которые зависят и от числа фотонов, и от населённости. Таким способом можно создать так называемые состояния шрёдингеровской кошки, которые обсуждаются в разделе 15.4. [c.460]

Затухание Вайскопфа-Вигнера. Помимо сдвига уровней, резервуар приводит и к другому драматическому эффекту. Он вызывает затухание атомных состояний, то есть населённости раа и рьь двух атомных уровней и поляризация раь затухают. Это явление называется затуханием Вайскопфа-Вигнера. [c.598]

Ширина атомного уровня, так же как и сдвиг, очень мала по сравнению с энергией уровня Г а Е , где а = Vi37 — иостоянная тонкой структуры. Однако в др. случаях, нанр. в возбужденных ядрах, вероятности нереходов, обусловленных испусканием нейтронов и др. процессами, иногда столь велики, что Ш. у. становится сравнимой с расстояниями между уровнями. Если Ш. у. превосходит эти расстояния, то спектр системы уже не является дискретным, а становится непрерывным, сплошным. [c.420]

Легко понять, что в простейшей теории возмущений такие члены соответствуют сдвигу энергетических уровней вследствие наличия какого-либо момента, которым обладает атомная система, пребывающая на определенном уровне. В приведенном выше ди-польном приблилчснни эти члены описывают сдвиг за счет постоянного дипольного момен] а. Далее мы будем предполагать, что в рассматриваемой системе такими членами можно пренебречь, и в последующие уравнения их не будем включать, [c.82]

Анодный сдвиг потенциала в поверхностном слое металла и пассивность последнего могут быть обусловлены активированной адсорбцией (хемосорбцией) пассивирующих частиц, в первую очередь пассивируюш,их анионов, в особенности однозарядного атомного иона кислорода 0 (анион радикала ОН, образуюш,егося из НаО или 0Н при анодной поляризации). Адсорбция ионов кислорода уменьшает свободную энергикэ поверхностных ионов металла за счет вытеснения эквивалентного количества свободных поверхностных электронов металла, т. е. создает пассива-ционный барьер. Поскольку поверхностный электронный газ вырожден, вытесняются электроны, находяш,иеся на самых высоких электронных уровнях, и при этом снижается поверхностный уровень Ферми металла. Изменение свободной энергии поверхности при полном ее покрытии адсорбированным монослоем составляет 3,8-10 эрг на один электрон, что соответствует 2,37 эВ, или 54,6 ккал/г-экв. [c.311]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...