Многофотонное возбуждение

Многофотонное возбуждение и многофотонная ионизация [c.227]

Явления многофотонного возбуждения и многофотонной ионизации атомов достаточно широко используются в настоящее время для исследования высоковозбужденных состояний атомов, а также для изучения возмущений спектров атомов в интенсивном световом поле. Возник даже специальный термин многофотонная ионизационная спектроскопия . [c.228]

Лекция 4. МНОГОФОТОННОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ [c.41]

Многофотонное возбуждение в немонохроматическом поле. До сих пор во всех случаях мы предполагали, что внешнее световое поле, действующее на атом, является монохроматич-ным. Это утверждение означает, что, во-первых, ширина спектра Излучения Дсо = 0, а во-вторых, изменение напряженности поля во времени определяется соотношением [c.46]

Отметим, что вероятность многофотонного возбуждения достигает значений, при которых можно наблюдать этот процесс лишь при достаточно высокой интенсивности излучения. [c.53]

Исходя из рассмотренных выше процессов фотоионизации, туннельной ионизации в постоянном поле и многофотонного возбуждения (лекция 4), можно предсказать качественный характер процесса ионизации в выделенных выше областях изменения частоты внешнего поля. Рассмотрим их последовательно. [c.59]

Модель последовательного поглощения фотонов и последовательного перехода электрона по виртуальным состояниям хорошо согласуется с детальной картиной процесса многофотонного возбуждения и ионизации атома (гл. V и VI). [c.15]

Сначала обратимся к другим нелинейным процессам, возникающим при взаимодействии интенсивного излучения оптического диапазона частот с атомами. Это — многофотонные аналоги известных однофотонных процессов, о которых уже шла речь выше (рис. 1.1) — многофотонное возбуждение атома и многофотонное рассеяние света атомом, рэлеевское и рамановское. [c.23]

Простейший вариант процесса многофотонного возбуждения атома — процесс двухфотонного возбуждения — был реализован в работе [c.23]

В случае прямого процесса многофотонной ионизации частота излучения является свободным параметром. Поэтому основная задача исследований состоит не в табулировании многофотонных сечений (как в случае многофотонного возбуждения), а в развитии оптимальных методов теоретического описания этого процесса и их проверки путем экспериментального измерения вероятности или многофотонного сечения для фиксированных частных реализаций основных параметров, характеризующих ионизуемый атом и излучение. [c.112]

Структура автоионизационных состояний. В большом числе экспериментов были найдены автоионизационные состояния для различных атомов. Однако, в большинстве экспериментов данные относятся к состояниям с угловым моментом J = 1, так как они могут быть возбуждены из основного состояния с J = о путем поглощения одного ультрафиолетового фотона. При многофотонном возбуждении могут образовываться автоионизационные состояния с / > 1 (для линейно поляризованного излучения) в случае циркулярно поляризованного излучения это всегда будет так. Энергии таких состояний, вообще говоря, неизвестны. Различные теоретические методы расчета автоионизационных спектров позволяют рассчитать энергии с точностью до 0,1-0,01 %. Однако абсолютная точность таких расчетов не так велика типичная погрешность составляет 100 см , что недостаточно для интерпретации лазерных экспериментов. [c.156]

Многофотонное возбуждение молекул требует очень мощного излучения (10 МВт/см и более) и стало возможным только после создания лазеров. Монохроматичность лазерного света позволяет также до известной степени управлять фотохимическими реакциями. Дело в том, что для протекания многих реакций важно возбудить какую-то определенную степень свободы молекулы или небольщую их группу. При нагревании в силу закона равного распределения энергии возбуждаются все степени свободы. В противоположность этому, освещение монохроматическим светом позволяет воздействовать на ту степень свободы, которая активна в смысле интересующей нас химической реакции. Таким способом удается, например, осуществлять реакции, которые при общем нагревании не возникают из-за наличия других реакций, обладающих меньшей энергией активации. Изменением интенсивности облучения реагирующей смеси можно контролировать скорость протекания химических процессов и т. п. [c.669]

Оптические квантовые генераторы оказали и, несомненно, будут оказывать в дальнейшем значительное влияние на развитие оптики. Изучение свойств самих лазеров существенно обогатили наши сведения о дифракционных и интерференционных явлениях (см. 228—230). Распространение мощного излучения, испущенного оптическим квантовым генератором, сопровождается так называемыми нелинейными явлениями. Некоторые из них — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, вынужденное рассеяние крыла линии Рэлея и вынужденное температурное рассеяние — описаны в главе XXIX выше упоминались также многофотонное поглощение и многофотонная ионизация (см. 157), зависимость коэффициента поглощения от интенсивности света (см. 157), нелинейный или многофотонный фотоэффект (см. 179), многофотонное возбуждение и диссоциация молекул (см. 189), эффект Керра, обусловленный электрическим полем света (см. 152) сведения о других будут изложены в 224 и в гл. ХК1. Совокупность нелинейных явлений составляет содержание нелинейной оптики и нелинейной спектроскопии, которые сформировались в 60-е годы и продолжают быстро развиваться. [c.770]

МНОГОФОТОННАЯ ИОНИЗАЦИЯ атома <молеку-лы) — образование нона в результате поглощения в одном элементарном акте одновременно неск. фотонов. М. и. является частным случаем более общего процесса многофотонного поглощения, включающего ещё и многофотонное возбуждение атома, и мнвгофотонную диссоциацию молекул. М. и. происходит при энергии фотона Й(о < Гд Уд — иониаационний поте)щиал), когда процесс однофотонной ионизации (фотоиовизации) невозможен, но суммарная энергия поглощённых т [c.165]

Нелинейный отклик среды играет важную, а часто и решающую роль в механизмах лазерного возбуждения и релаксации сильнонеравновесных состояний в атомах, молекулах и конденсиров. средах. Первой яркой демонстрацией этого стало открытие и практич. использование селективного многофотонного возбуждения и многофотонной диссоциации моле1 ул в сильном лазерном ИК-поле. Оказалось, что молекула может быть сильно возбуждена и затем диссоциирована при резонансном поглощении десятков фотонов из лазерного ИК-импульса интенсивностью — 10 МВ т/см и плотностью энергии неск. Дж/см (см. Инфракрасная многофотонная диссоциация). Этот процесс сильно влияет на хим. реакции будучи селективной по частоте, многофотонная диссоциация в ИК-поле может быть использована для лазерного иготопов разделения. [c.304]

Эффекты типа Ф. э. возможны и при многофотонном возбуждении квантовых переходов, когда определ. комбинация частот падающих импульсов совпадает с частотой соответствующего квантового перехода. В этом случае, однако, формирующийся макроскопич. эхо-откяик среды может оказаться неизлучающим вследствие правил отбора (см. Многофптонные процессы, Многофотоннос поглощение). Для его наблюдения можно использовать дополнительное (пробное) излучение, в поле к-рого эхо-отклик вовлекается в процесс параметрич. смешения частот. [c.355]

Специальные опыты были поставлены для проверки формы и длительности импз льса излучения. В этих опытах использовался фотодиод с высоким временным разрешением. Форма и длительность светового импульса повторяет импульс электронного тока х 10 нсек). Многочисленные генераторы им-1900 пульсного излучения были созданы такйсе и на газообразном ксеноне при электронном возбуждении [285, 300—306] для возбуждения генерации можно использовать не только электронные пучки, но и однофотонное и многофотонное возбуждение [281, 301]. [c.72]

Однофотонное возбуждение (фотовозбуждение). Многофотонное возбуждение. Многофотонное возбуждение в немонохроматическом поле. Роль промежуточного резонанса. Практическая реализация многофотонного возбуждения. Многофотонпая резонансная спектроскопия. [c.41]

Прежде чем перейти к описанию процесса многофотоиного возбуждения, кратко обсудим основные закономерности, характеризующие однофотонное возбуждение (фотовозбуждение). Рассмотре-ние процесса фотовозбуждения целесообразно, в частности, для выяснения аналогий и различий между процессами однофотонного н многофотонного возбуждений. [c.42]

Многофотонное возбуждение. Схема процесса многофотонного возбуждения в простейшем случае — двухфотопного возбуждения — принедена на рис. 1. Условие реализации резонанса (закон сохранения энергии) при многофотонном возбуждении по аналогии с фотовозбуждением (1) имеет вид [c.44]

По аналогии с (4), в тех же предположениях о слабом внешнем поле, получаем общее выражение для вероятности многофотониого возбуждения [c.45]

Вероятность многофотонного возбуждения имеет конечную величину при сколь угодно малой иитеисивности излучения, так что этот процесс не является пороговым по интенсивности излучения. [c.45]

Выражение (8) отражает основную закономерность многофотонного возбуждения — вероятность возбуждения нелинейно (степенным образом) зависит от интенсивности излучения (числа падающих фотонов). Нелинейный характер многофотонного возбуждения качественно отличает этот процесс от фотовозбуждения (одиофотонного возбуждения), носящего линейный характер. [c.45]

Роль промежуточного резонанса. Рассмотрим тот случай, когда при многофотонном возбуждении возникает промежуточный резонанс (рис. 3). В рамках модельной задачи, обсуждавшейся выше, при многофотонном возбуждении изолированного атома в слабом виешием поле монохроматического излучения промежуточные резопапсы можно пе принимать во внимание ввиду ангармоничности спектра связанных состояний реальных квантовых систем — атомов, молекул. В реальном случае ансамбля атомов (молекул) в пиде газа и сильпого внешнего поля квазимонохроматического лазерного излучения эффективные ширины резонансов увеличиваются на много порядков величины, так что появлепне промежуточных резонансов становится вполне реальным. [c.49]

В типичных условиях проведения экспериментов по мпого-фотониому возбун5дению атомов и молекул вероятность вынужденных переходов доминирует над вероятностью спонтанной релаксации, так что промежуточный резонанс проявляется в резонансном возрастании вероятности многофотониого возбуждения. [c.50]

Практическая реализация многофотонного возбуждения. В п. 1 была рассмотрена идеальная модельная задача — мпогофотонное возбуждение изолированной неподвижной квантовой системы слабым внешним полем монохроматического излучения. Только в Этом случае справедливы приведенные выше соотношения и, в частности, только в этом случае ширина резонанса в вероятность возбуждения определяются естественной шириной резонансного состояния. [c.50]

Квазимонохроматичность лазерного излучения играет существенную роль при всех режимах генерации, исключая одночастотный режим, когда Дсо (лекция 1). Во всех других случаях Дш > или Дсо Следует иметь также в виду, что при многофотонном возбуждении полуширина эффективного спектра Г = ДшУХ, где К — число поглощенных фотонов, а Дсо — полуширина спектра лазерного излучения, имеющего гауссову форму распределения. [c.51]

В заключение обсуждения вопроса о явлениях, приводящих к уширению резонансов, надо отметить, что нельзя сделать какого-либо общего качественного, а тем более количественного заключения об относительной роли зтих явлений ввиду многообразия зксперимептальных условий, в которых реально осуществляется многофотонное возбуждение атомов и молекул. Однако в определенном смысле выделенным является доплеровское уширение, так как ширина спектра и напряженность поля излучения находятся в руках экспериментатора и могут быть оптимизированы. [c.53]

Схема зкспериментальной реализации многофотонного возбуждения методом встречных пучков. N — число фотонов в пучке излучения, падающего на мншень, Ф — фотозле-мепт [c.54]

Возникновение одно- или многофотонного возбуждения атомов (молекул) приводит к изменению средней заселенности состояний. Если в отсутствие возбуждения все атомы находятся в начальном состоянии п, то при возбуждении определенная часть атомов находится в состоянии га. Соответственно средний дипольный момент атома будет равен сумме дипольпых моментов в состояниях ге и га с соответствующими весами, определяемыми полной вероятностью нахождения атома в том или ином состоянии (а для ансамбля атомов — числом атомов, находящихся в соответствующем состоянии). Таким образом, величина среднего дипольного момента имеет вид [c.55]

Закапчивая рассмотрение многофотониого возбуждения, еще раз отметим, что ограничение спонтанной релаксацией возбужденного состояния на практике означает ограничение сверху на напряженность возбуждающего ноля. [c.55]

Отметим, что соотношение (8) записано для монохроматического излучения. Для реального квазимонохроматического излучения в (8) необходимо ввести статистический фактор аналогично тому, как это было сделано в лекции 4 для случая многофотониого возбуждения. В том случае, когда значение многофотоиного сечения определяется из экспериментальных данных по соотноиюниям (12) и (13), измеренную величину необходимо сопоставить с величиной, рассчитанной по соотношению (8) и умноженной на статистический фактор [c.64]

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]

Закон Эйнштейна для фотоэффекта и второй постулат Бора являются фундаментальными соотношениями, справедливость которых полностью подтверждена огромным экспериментальным материалом. Однако факт реализации многофотонных процессов (рис. 1.2) прямо противоречит этим законам — процесс многофотонной ионизации реализуется при поглощении в одном элементарном акте многих фотонов (рис. 12а) так же, как и различные процессы, связанные с многофотонным возбуждением атома (рис. 1.26, в, г). Из этого противоречия следует очевидное заключение классическая формулировка законов Эйнгитейна и Бора, приведенная выгие, справедлива лшиь при весьма малой интенсивности света. При большой интенсивности света в обоих случаях формулировки законов должны быть модифицированы — вместо слова фотон в единственном числе надо употреблять это слово во множественном числе фотоны . При этом физический смысл обоих законов остается неизменным, так как с точки зрения выполнения закона сохранения энергии важно, какую энергию поглотил атомный электрон, а не вопрос о том, какими порциями поглощена эта энергия. [c.14]

Атомарная мигиенъ. Мишень в виде пучка атомов, возбужденных в так называемые циркулярные состояния, т.е. состояния с главным квантовым числом п и максимальным орбитальным квантовым числом I = п — 1 имеет то преимущество, что такое состояние во внешнем поле остается изолированным, не расщепляясь на штарковские компоненты. Возбуждение атомов в циркулярные состояния можно осуществлять двумя методами — путем многофотонного возбуждения циркулярном поляризованным излучением 3.36] и путем совместного воздействия на атом электрического и магнитного полей [3.37 [c.76]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...