Энергетические и когерентные состояния

Предполагаемое распределение вероятностей У/т = имеет, таким образом, максимум при т = — 1/2 в согласии с формулой (8.6). Однако полуширина этого распределения по т равна 2а в противоречии с предсказанием л/2 а. Поэтому такой элементарный подход, хотя и даёт более глубокое представление об энергетическом распределении когерентного состояния, всё же не позволяет выяснить всю правду. [c.243]

С открытием лазеров как источников коротких импульсов излучения в оптическом диапазоне электромагнитных волн появилась возможность наблюдения фотонного эха [67], являющегося оптическим аналогом спинового эха, а также свободного распада электронной поляризации [68] и других эффектов [69-71], обусловленных сложением фаз, т. е. когерентностью атомного ансамбля. Как мы увидим ниже, эволюция во времени недиагональных элементов матрицы плотности примесного центра определяет свободное затухание поляризации, различные типы фотонного эха и некоторые другие нелинейные явления. Эти эффекты получили название переходных. Их можно наблюдать лишь после возбуждения образца достаточно короткими световыми импульсами. Среди переходных эффектов наибольший интерес в настоящее время вызывает фотонное эхо, превратившееся в главный инструмент для исследования фазовой и энергетической релаксации электронных состояний примесных центров в твердых растворах. Достижениям теории в области описания фотонного эха и посвящена в основном данная глава. [c.195]

Рис. 4.7. Вероятность гп обнаружения ш-го собственного энергетического состояния т) в когерентном состоянии даётся распределением Пуассона (сплошная линия, формула (4.14)). Это точное распределение и его асимптотический предел для больших смещений (пунктирная линия, формула (4.15)) практически неразличимы в окрестности максимума т = — (1/2). Мы выбрали смещение а = 7. Каждый классический осциллятор, находившийся в состоянии покоя и подвергшийся смещению, точно так же испытывает внезапное увеличение энергии, но это увеличение энергии в наших единицах точно равно 49. Следует отметить, что кривые на самом деле таковыми не являются, поскольку т никогда не может быть нецелым

Рис. 4.14. Вероятности гп обнаружения ш-го собственного энергетического состояния ш) в сжатом состоянии для разных выборов параметра сжатия 8. Все кривые изображены при одном и том же значении параметра смещения а = 7. Самая задняя кривая (сжатие отсутствует, 8=1) демонстрирует идеальное пуассоновское распределение, связанное с когерентным состоянием. Кривые, расположенные ближе к передней части рисунка, показывают осцилляции распределения вероятности возбуждения. Когда сжатие становится экстремальным (в оо), появляется всё большее число этих осцилляций при всё больших значениях ш, а вклад в вероятность от каждого отдельного пика стремится к нулю (самая передняя кривая гп — О практически совпадает

Рис. 4.16. Энергетическое распределение для сильно сжатого состояния Wm( 0sq)), осцилляторное поведение которого показано на рисунке справа, есть следствие перекрытия Wm sq)) волновой функции ш-го энергетического состояния Um И сжатого состояния - sq, показанных в левой части рисунка в окрестности точки х = л/2а/>гг сплошной и пунктирной линями, соответственно. В противоположность когерентному состоянию, поведение которого обсуждалось на рис. 4.6 и 4.8, гауссовская функция узкая по сравнению с длиной волны г m Эта гауссовская функция действует, по существу, как дельта-функция, расположенная в точке х = л/2а/>гг, и переводит осцилляции Um ПО КООрДИНате ж, а именно Um x) os( S m( ) - тг/4), в осцилляции энергетического распределения Wm, то есть, Wm( 0sq)) os [Sm x = у/2а/к) — тг/4]. Осцилляторное энергетическое распределение сильно сжатого состояния есть результат последовательного прохождения волновых фронтов Um сквозь узкую щель , которой является сжатое состояние. Для определённости мы выбрали значения параметров смещения и сжатия

Обсуждение асимптотических энергетических распределений для когерентных и сжатых состояний [c.179]

В данной главе мы вернёмся к этой задаче и используем развитое в предыдущей главе понятие интерференции в фазовом пространстве. Мы вычислим энергетическое распределение, рассчитав площади перекрытия в фазовом пространстве. Для этого необходимо найти подходящие представления в фазовом пространстве двух интересующих нас квантовых состояний, то есть собственного энергетического состояния и когерентного или сжатого состояния. Затем мы вычислим их перекрытие. В противоположность предыдущим главам, будем использовать безразмерные переменные в фазовом пространстве. Это облегчит вычисление площадей перекрытия. Кроме того, такие же безразмерные переменные описывают фазовое пространство одной моды электромагнитного поля. В завершение этой главы кратко обсуждается проблема фазовых состояний в квантовой механике. В этом случае понятие интерференции в фазовом пространстве оказывается особенно полезным, так как оно позволяет глубже понять определение фазовых состояний. [c.236]

Для этого нужно представить в фазовом пространстве два состояния, входящие в скалярное произведение — когерентное состояние фсо х) и собственное энергетическое состояние т). Мы уже нашли выше, что собственное энергетическое состояние представляет круговую полосу. Обратимся к соответствующему представлению когерентного состояния. [c.240]

Элементарный подход. Когерентное состояние — это смещённое основное состояние. В нашем упрощённом представлении собственного энергетического состояния как полосы в фазовом пространстве основное состояние изображается кругом с радиусом л/2 и с центром в начале координат. Следовательно, когда мы смещаем центр этого круга в точку жо = л/2 а на положительной оси х (рис. 8.2), когерентное состояние представляется кругом, внешняя граница которого определяется формулой [c.240]

Таким образом, в квазиклассическом пределе энергетическое распределение Ут когерентного состояния есть перекрытие в фазовом пространстве гауссовского колокола когерентного состояния и соответствующей полосы Планка-Бора-Зоммерфельда состояния с квантовым числом т. [c.244]

Перенос энергии фотонами связан со следующими микроскопическими процессами 1) связанно-связанные переходы электрона (между дискретными состояниями атома или молекулы) 2) связанно-свободные переходы (с одного из дискретных уровней атома или молекулы в состояние с непрерывным энергетическим спектром — свободное состояние) 3) свободно-свободные переходы (переходы между свободными состояниями, т. е. торможение электрона в поле иона) 4) процессы рассеяния фотонов, включая комптоновское рассеяние, когерентное рэлеевское рассеяние атомами и молекулами, комбинационное рассеяние, обсуждавшиеся в гл. 4. [c.363]

Смешанные состояния. Как уже упоминалось в конце 2.2, на практике приготовление реальных объектов, и в том числе электромагнитного поля, в каком-либо чистом состоянии — например, энергетическом или когерентном — встречается с большими трудностями. Чаще всего мы имеем дело со статистической смесью нескольких чистых состояний, описываемой матрицей плотности 2.2.41). В отличие от случая суперпозиции состояний (И) ба- [c.95]

При ускоренном охлаждении и больших степенях переохлаждения вместо стабильной фазы 0 часто образуется метастабиль-ная фаза 0, содержащая обычно меньше растворенного компонента, чем в стабильной (см. рис. 13.6). Фаза 0 зарождается гетерогенно предпочтительно на малоугловых границах блоков внутри зерен, скоплениях вакансий и отдельных дислокациях. Они имеют полностью или частично когерентные границы раздела. Возникновение метастабильных фаз обусловлено меньшим значением энергетического барьера при их зарождении, чем стабильных. Кроме того, для возникновения метастабильной фазы требуются меньшие концентрационные флуктуации. При длительной выдержке может произойти переход 0 в 0, в результате чего будет достигнуто равновесное состояние сплава с минимальной свободной энергией. [c.498]

Подчеркнем, что в случае когерентных процессов состояние микросистемы не меняется структура ее энергетических уровней оказывается несущественной. В связи с этим может возникнуть предположение, что при рассмотрении когерентных процессов микросистема вообще не играет никакой роли. Но это не так. В отсутствие вещества невозможно ни расщепление исходного фотона на два новых, ни соединение двух исходных фотонов в один новый как уже отмечалось, фотоны друг с другом непосредственно не взаимодействуют. Процесс расщепления одного фотона на два новых есть в действительности процесс уничтожения исходного фотона (который поглощается веществом) и рождения новых фотонов (которые испускаются веществом). Тонкость заключается в том, что оба этих процесса должны рассматриваться не последовательно, а единым образом (в отличие, например, от фотолюминесценции). Неудивительно, что вероятности когерентных процессов оказываются зависящими от свойств среды. [c.226]

Итак, мы будем понимать под люминесценцией избыток вторичного излучения над температурным, сопровождающий переход квантовой системы из заданного реального квантового состояния (время жизни которого превышает период световых колебаний вторичного излучения), в состояния с меньшей энергией. Длительность этого излучения должна превышать время фазовой релаксации поляризации среды. Процессы поглощения и люминесценции не зависимы и не когерентны между собой. Они также не связаны кинематически одновременным выполнением законов сохранения энергии и импульса. Спектральное распределение люминесценции обусловлено индивидуальными особенностями излучающего тела (ширинами и т. д.) и энергетическим распределением уровней, между которыми происходят переходы 0. [c.16]

Источник когерентного света представляет собой систему атомов, которые внешним источником энергии переведены на верхний энергетический уровень в возбужденное состояние , а затем одновременно излучают мощный поток энергии. Перевод рабочих атомов на верхний энергетический уровень, т. е. их возбуждение, может быть различным. Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым предложен метод трех энергетических уровней. Кристалл рубина освещается импульсно мощным источником зеленого света. Получив энергию г >з — Ш) = /1/3 (где к = 6,6- 10 эрг-сек — по- [c.369]

Однако исходное допущение, разумеется, является неправильным. Нестабильное материнское состояние, конечно, не может быть резко локализовано по энергии, так как в противном случае оно не изменялось бы во времени. Если материнское состояние распадается приблизительно по экспоненциальному закону, то оно должно быть размыто по энергии. Это размытие описывается формулой Брейта — Вигнера с соответствующей шириной. Но если при этом материнское состояние все же является чистым и распадается на два фрагмента, то дочерний фрагмент также находится в чистом состоянии и в качестве А во всем предыдущем рассмотрении нужно использовать ширину материнского состояния. Если материнское состояние распадается на три фрагмента, то дочерний фрагмент находится в смешанном состоянии, каждая компонента которого размыта по энергии. В этом случае все предыдущее рассмотрение применимо к каждой компоненте смешанного состояния. Другими словами, и в этом случае А — ширина материнского уровня, а не ширина энергетического спектра распада. Ширина энергетического спектра распада дает вклад только в последующее некогерентное размытие по энергии в смешанном состоянии, но не имеет отношения к когерентным эффектам. [c.553]

Такие же рассуждения применимы и к случаю, когда материнское состояние (имеющее как и в рассмотренном выше примере, когерентное размытие по энергии) является, кроме того, смешанным и имеет дополнительный энергетический спектр. При рассмотрении такие некогерентные эффекты можно игнорировать. [c.553]

Фотонные представления, несмотря на некоторую схематичность, позволяют хорошо оттенить с физической точки зрения принципиальную функцию оптического резонатора. Можно сказать, что, обеспечивая избирательность заселения фотонных состояний, резонатор в конечном счете и формирует световой пучок с соответствующими когерентными свойствами. При этом формируются энергетические, спектральные, пространственные и прочие свойства излучения, генерируемого данным лазером. [c.105]

Усиление информационного (управляющего) взаимодействия при появлении неблагоприятных факторов имеет место и в случае описанных в предыдущем подразделе ансамблей, состоящих из автономно функционирующих клеток. Это явление можно наблюдать, например, в случае, когда взвесь клеток в гипертоническом растворе подвергается неглубокому охлаждению до температур, составляющих несколько градусов Цельсия, когда энергетические процессы в клетках замирают и последние переходят в состояние анабиоза [78]. Информационный обмен в клеточном ансамбле при этом не только не снижается, но даже возрастает. При понижении температуры в клетках уменьшается количество свободной воды, разность значений е раствора и клетки возрастает, и при введении в раствор частичек туши вокруг клеток образуются ореолы, причем формируются они быстро (за время порядка одного часа) по сравнению с длительностью образования ореолов при температурах, оптимальных для жизнедеятельности. Быстрое образование ореолов говорит об усилении излучения клетками когерентных волн, с помощью которых осуществляется информационная связь между ними. Таким образом, в описанном случае усиление информационной связи является естественной реакцией иа неблагоприятное воздействие на ансамбль. [c.111]

Вдали от порога протекания, где свойства системы уже более не определяются связностью очень больших кластеров, спектр спиновых волн можно приближенно найти с помощью общих методов гл. 9. Поскольку магнонные возбуждения в ферромагнетиках и антиферромагнетиках с математической точки зрения аналогичны фононам и электронным возбуждениям ( 8.1), мы можем воспользоваться с соответствующими видоизменениями и усложнениями [19—24] теорией энергетического спектра модели сильной связи для сплавов, приводящей к методу когерентного потенциала ( 9.4). Попытки усовершенствовать это приближение с целью учесть влияние локального окружения [25—28] приводят к тем же математическим проблемам, что и в задачах о колебаниях решетки и об электронных состояниях в сплавах замещения < 9.5-9.7). [c.548]

Анализ механизма генерирования когерентного лазерного излучения в этом эксперименте позволил предположить, что тот же самый эффект должен наблюдаться и для других флюоресцирующих органических молекул. Дело в том, что все такие молекулы похожи друг на друга расположением своих энергетических уровней. Было ясно, что излучение рубинового лазера действует на длинноволновый хвост линии поглощения фталоцианина, переводя молекулы из их основного состояния в состояние, называемое низшим возбужденным синглетным состоянием. Все органические молекулы обладают этим состоянием, и флюоресценция, когда она имеет место, всегда с ним связана. При флюоресцентном переходе молекула возвращается в свое основное состояние, излучая свет. [c.19]

Поскольку квантовый усилитель используется как прибор для получения увеличенной мощности когерентного излучения, при подсчете полного баланса энергии следует учитывать только вынужденное излучение и поглощение. Очевидно, рассмотренная двухуровневая система будет работать как квантовый усилитель электромагнитного излучения, если Л 1>Л о. Но в квантовомеханических системах, находящихся в естественных условиях, реализуется состояние термодинамического равновесия, в котором Л/ о>Л/1. Система, в которой Мо<М], называется системой с инверсной населенностью энергетических уровней в противоположность случаю нормальной населенности, когда выполняется обратное неравенство. Когерентное усиление электромагнитного излучения можно получить только с помощью систем с инверсной населенностью уровней энергаи. Около 40 лет прошло со времени опубликования работы А. Эйнштейна (1917) об индуцированных переходах, прежде чем была теоретически доказана возможность получения систем с инверсной населенностью и на их основе были созданы лазеры и мазеры. [c.161]

Инжекционная люминесценция, обусловленная излучательной рекомбинацией, есть результат спонтанных зона-зонных электронных переходов. В присутствии электромагнитного излучения с подходящей длиной волны могут также наблюдаться индуцированные переходы между электронными состояниями. При переходе между состояниями с энергией 61 и ег >63) излучение имеет частоту /2, = — г )/к, т. е. в свободном пространстве > 21 — — 61), где/1 — постоянная Планка. При взаимодействии излучения с атомом, находящимся в нижнем энергетическом состоянии, может произойти поглощение кванта излучения п атом перейдет на верхний уровень. Когда во взаимодействии участвует атом, находящийся в верхнем энергетическом состоянии, вместо спонтанного излучения может произойти излучение индуцированного кванта. Вследствие этого при наличии излучения уменьшается среднее время жизни возбужденного состояния. Любой квант индуцированного излучения имеет одинаковую частоту и фазу с индуцирующим. Они когерентны. [c.265]

Энергетические и когерентные состояния. Рассмотрим сперва одну моду. В квантовой оптике используют две основные системы координат в гильбертовом пространстве возможных состояний поля, образованных собственными векторами оператора энергии Н(оа+а (или, что то же самое, оператора числа фотонов а+а) свободного поля и оператора уничтожения фотона а. Собственные векторы оператора а, введенные в квантовую оптику Глаубером [1], называются когерентными состояниями, а собственные векторы оператора а+а — энергетическими или фоковскими. [c.91]

Рис. 8.2. Основное состояние гармонического осциллятора, изображаемое в фазовом пространстве как круг с радиусом л/2 и с центром в начале координат, после смещения из начала координат на величину л/2 а моделирует когерентное состояние. Площадь перекрытия между ш-й полосой (представляющей состояние с квантовым числом ш) и этим кругом, дающая простейший алгоритм определения энергетического распределения когерентного состояния, приводит к распределению полуэллиптической формы (8.10), воспроизводящему качественные свойства пуассоновского распределения (показано внизу справа). Если вместо этого взять каждую точку фазового пространства с весом, соответствующим круговому гауссиану Жсоь (8.11), то получим вероятность Жт, зависимость которой от значений ш практически неотличима от правильного пуассоновского результата. Действительно, мы получаем зависимость (8.6),

К принципиально новому типу источников когерентного света относятся оптические квантовые генераторы (ОКГ), или лазеры, основанные на явлении индуцированного излучения. Принцип действия лазера заключается в том, что состояние равновесия (при котором, как правило, число атомов на основном уровне всегда несколько больше, чем на более высоком энергетическом уровне) нарушается таким образом, чтобы на уровне с большей энергией находилось больше атомов по сравнению с более низким энергетическим уровнем. Такое состояние называется состоянием с отрицательной температурой, так как оно описывается законом Больцмана, а температура имеет отрицательный Зцак при этом наблюдается потеря энергии атомами и увеличение мощности электромагнитной волны. [c.79]

Рис. 4.7. Пример переходов при совмещении сценариев лазерной генерации и лазерного охлаждения в твердотельной лазере, легированном редкоземельными ионами с добавлением ионов Ь +. Здесь — скорости безызлучательных переходов возбуждённого и основного состояний, А и В — скорости спонтанных и индуцированных переходов лазерных ионов, (г = , 1,2,3) — населённости состояний лазерных ионов, щ j — 1, 2, 3 ) — населённости состояний ионов Ь , П — скорость когерентной накачки, а,а и Ь — скорости спонтанных и индуцированных переходов ионов ЬЗ+, Гс,р а,(3 = 1, 2 ) -скорости перераспределения населённостей в результате установления термодинамического равновесия между соответствующими состояниями ионов Энергетический переход 1 g предполагается бесфононным

Сосредоточим внимание на собственных энергетических состояниях, когерентных и сжатых состояниях и повёрнутых квадратурных состояниях. В частности, обсудим распределение по энергии для этих состояний. Для случая полевого осциллятора это соответствует статистике фотонов электромагнитного поля. Когда речь идёт о колебательном движении, распределение по энергии соответствует вероятности заполнения отдельных фононных мод. Мы покажем, что распределение по энергии когерентного состояния является пуассоновским, в то время как соответствующее распределение сильно сжатого состояния содержит характерные осцилляции. Мы выведем простые аналитические выражения для этих распределений в пределе больших квантовых чисел. Именно здесь мы столкнёмся с первыми примерами того явления, которое красной нитью проходит через всю книгу в соответствующем асимптотическом пределе сложные явления становятся простыми. Следуя М. Берри, будем называть такой подход асимптотологией. Ещё один вопрос, обсуждаемый в данной главе, — временная зависимость координатных и импульсных распределений упомянутых выше состояний. Эти распределения можно найти из эволюции во времени [c.123]

Точное рассмотрение. Вычислим перекрытие гит ЦФсоь)) между т-й энергетической волновой функцией Пт и волновой функцией когерентного состояния фсоЬ, точно определяемое интегралом [c.135]

Таким образом зависимость амплитуды вероятности п]т Фсо )) от т следует из зависимости волновой функции 0соЬ когерентного состояния от переменной х. Поэтому вероятность т обнаружить т-е энергетическое состояние имеет единственный максимум при т = как и показано в правой части рис. 4.8. [c.138]

Здесь Um x) — волновая функция т-го собственного энергетического состояния гармонического осциллятора, заданная выражением (4.2). Волновые функции ф х) = фсоь х) и ф х) = фщ х), соответственно, когерентного и сжатого состояний (4.11) и (4.33) играют эоль Vn x). [c.237]

Когда осциллятор отделен от каких-либо источников возбуждения и излучает спонтанно, амплитуда его колебаний уменьшается весьма медленно по сравнению с периодом колебаний. Поскольку осциллятор ведет себя по существу классически, ток, создаваемый его движущимися зарядами, вполне предсказуем. Как мы уже отмечали, излучение такого тока приводит поле в когерентное состояние. С другой стороны, с квантовомеханической точки зрения мы считаем, что осциллятор совершает переходы вниз по энергетической шкале, шаг за шагом проходя через состояния с квантовыми числами п, п I, п 2..., где п > 1. Продолжительность времени, которое осциллятор проводит в каждом из этих состояний, распределена по экспоненциальному закону, и поскольку п велико, средние времена жизни состояний не изменяются значительно от данного состояния к следующему. Каждый переход сопровождается испусканием фотона. Не удивительно поэтому, что когда фотоны детектируются счетчиком, интервалы времени между их последовательными регистрациями распределены по экспоненциальному закону. Экспоненциальное распределение временных интервалов указывает на отсутствие тенденции к парной корреляции или корреляции более высокого порядка. Это характерное распределение для интервалов между полностью некоррелирующими событиями, которые происходят с фиксированной средней частотой. Ясно, что при использовании двух или более счетчиков не будет наблюдаться зависящей от времени корреляции их выходных сигналов. [c.160]

Горизонтальные линии соответствуют энергетическим уровням молекул, точки — начальным состояниям, стрелки — фотонам. Стрелка, направленная вверх, изображает поглощение фотона, а направленная вниз — излучение спонтанное излучение изображается тонкими стрелками. Процессы а, ж, и, к, л — параметрические, они приводят к квантовой корреляции между разночастотными компонентами поля (этот же эффект дает двухфотонное излучение г, д, е) а, ж — параметрическое и гиперпараметрическое рассеяния б, в, и — стоксово, антистоксово и когерентное комбинационные рассеяния г — вынужденные, спонтанные и спонтанно-вынужденные двухфотонные переходы д — каскадный переход е — интерференция одно- и двухфотонного переходов, которая приводит к появлению у поля третьего момента э — гиперкомбинационное рассеяние к и л — одно- и двухфотонная резонансная флуоресценция. [c.34]

В гл. 9, 3 мы сможем оценить важную роль когерентности состояний, когда будем использовать лэмбовскую теорию для описания принципов действия лазера. В этой теории волновая функция определенной (двухуровневой) атомной системы в активной среде разлагается в ряд по невозмущенным энергетическим собственным функциям системы. Поле излучения лазера при этом рассматривается как возмущение и приводит к появлению недиагональных членов в выражении, подобном (3.155). Именно эти недиагопальные члены и описывают поведение источников поля, поэтому то, что при усреднении по всей активной среде их величины являются отличными от нуля, очевидно является важным фактом. [c.101]

Строго говоря, уравнение Лондона (I) не является точечным соотношением, поскольку плотность тока в точке зависит от распределения магнитного поля в некоторой окрестности, окружающей точку. При соответствующем выборе калибровки плотность тока пропорциональна векторному потенциалу, но последний зависит от интеграла от поля по некоторой весьма значительной области. В п. 26 приведена аргументация Шафро-та и Блатта, которые утверждают, что (I) справедливо, только если область упорядочения безгааничиа. Смысл длины когерентности Пиппарда легко выяснить из энергетических соображений. Чтобы локализовать волновые пакеты, описывающие сверхпроводящее состояние, в области, меньшей чем длина когерентности, требуется значительная энергия. Например, ширина границы между нормальной и сверхпроводящей фазами в промежуточном состоянии как раз порядка длины когерентности. Истинная протяженность упорядоченного основного состояния в сверхпроводящей фазе может быть (вероятно, так оно и есть) много больше длины когерентности. [c.705]

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]

При уменьшении размера ферромагнетика замыкание магнитных потоков внутри него оказывается все менее выгодным энергетически. Пока ферромагнитная частица имеет многодоменную структуру, ее взаимодействие с внешним магнитным полем сводится к смещению граничного слоя (стенки) между доменами. По мере приближения ферромагнитных частиц к однодоменному состоянию основным механизмом перемагничива-ния становится когерентное вращение большинства магнитных моментов отдельных атомов. Этому препятствуют анизотропия формы частиц, а также кристаллографическая и магнитная. При достижении некоторого критического размера частицы становятся однодоменными, что сопровождается увеличением коэрцитивной силы до максимального значения (для пере-магничивания однодоменной сферической частицы путем когерентного вращения нужно приложить обратное магнитное поле (максимальную коэрцитивную силу) Н, = 2К11 где К — константа анизотропии, /, — намагниченность насыщения). Согласно [329], наибольший размер однодоменных частиц Fe и Ni не превышает 20 и 60 нм соответственно. Дальнейшее уменьшение их размера приводит к резкому падению коэрцитивной силы до нуля вследствие перехода в суперпарамагнитное состояние. Исходя из соотношения неопределенностей Гейзенберга в [328] показано, что критический линейный размер частицы, при котором из-за тепловых флуктуаций ориентации магнитного момен- [c.94]

Для объяснения процесса накачки и создания инверсной заселенности уровней рассмотрим идеализированную схему энергетических уровней, изображенную на рис. 88. Индуцированное излучение с частотой vj, 2 в твердотельных лазерах образуется при переходе атомов с уровня 2 на уровень 1. Широкая зона 3 является вспомогательной и используется для создания инверсной заселенности. Конечная ширина этой зоны дает возможность использовать при возбуждении излучение с широким спектром. Возбужденные атомы быстро переходят с уровня 3 на уровень 2, причем этот переход происходит безызлучательно. При отсутствии воздействия внешнего стимулируюш его излучения возбужденные атомы переходят с уровня 2- в основное состояние спонтанно с излучением когерентного света. [c.128]

Лазер (оптический квантовый генератор) - устройство, преобразующее различные виды энергии (электрическую, световую, химическую, тепловую и Т.Д.) в энергию когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона. Действие лазера основано на использовании индуцированного излучения света системой возбужденных атомов, ионов, молекул или других частиц вещества активной средой), помещенной в оптический резонатор. Такое усиление возможно, если активная среда находится в состоянии так называемой инверсии населенностей, когда равновесное распределение частиц (электронов, атомов, ионов, молекул и др.) активной среды по уровням энергии нарущается и число частиц на возбужденном энергетическом уровне превьшает число частиц на ниже расположенном уровне. Для создания и поддержания в активной среде инверсии населенностей применяются различные методы возбуждения (накачка), зависящие от структуры активной среды. Накачка может осуществляться под действием света оптическая накачка), пучка электронов, сильного электрического поля, в газовом разряде, в результате химических реакций, инжекции неравновесных носителей заряда инжекционная накачка), посредством пространственной сортировки молекул (в молекулярных генераторах) и другими методами. [c.510]

Другой важный метод создания систем в нестабильных состояниях состоит в возбуждении при столкновении. Примерами, иллюстрирующими этот метод, являются возбуждения атомов в газах и образование нестабильных частиц при нуклон-нуклонных столкновениях. Рассмотрим последний пример более подробно. Для простоты будем считать, что воображаемый эксперимент проводится на встречных протонных пучках в системе центра масс, и будем игнорировать степени свободы, связанные со спином. Если протоны образуются при одинаковых условиях и являются моноэнергетическими, то образующиеся нестабильные фрагменты, рассматриваемые не как пары, триплеты и т. д., а по отдельности, будут находиться в смешанных состояниях, состоящих из люноэнергетических состояний с весами, соответствующими энергетическому спектру распада. При этом для странных частиц экспоненциальный закон распада наблюдаться не будет. Действительно, поддающимися наблюдению являются здесь только стабильные частицы. Любое нестабильное состояние должно быть когерентной суперпозицией состояний с различной энергией. Нестабильные частицы могут образоваться только в том случае, когда когерентная ширина исходного пучка по энергии отлична от нуля. Конечно, любой пучок частиц, созданный в ускорителе, имеет такую ширину. Это следует уже из того, что пучок является импульсным. Однако из приведенного выше рассмотрения видно, что нестабильные состояния, ширина которых больше когерентной ширины исходного пучка, образоваться не могут если все же они получены, то для них не будет наблюдаться четкий экспоненциальный закон распада. [c.553]

Синхронизация и связанное с ней когерентное сложение колебаний обеспечивают повышение эффективности передачи энергии этих колебаний мембране и их излучение в окружающее пространство. В результате зависимость излучения от частоты становится существенно отличной от равновесного теплового излучения при температуре клетки на резонансных частотах оно возрастает. Естественно, "ЬТозрастание энергии излучения происходит за счет энергии метаболизма, компенсирующей повышение потерь энергии на излучение (а не за счет охлаждения клетки). Трансформация энергии происходит, по-видимому, следующим образом. Нарушение теплового равновесия за счет увеличения излучения на определенных резонансных частотах приводит к перераспределению энергии между белковыми молекулами, осуществляющемуся в процессе энергетического обмена между ними и направленному на восстановление равновесного состояния. Этот процесс связан с преимущественной передачей энергии молекулами, синхронизированным колебаниями мембран, так как излучение на их резонансных частотах превышает излучение на частотах колебаний других молекул. Сохранение температуры клетки обеспечивается снижением отвода энергии метаболизма во внешнее пространство. [c.63]

В случае неблагоприятных воздействий на организм, когда вырабатываются когерентные сигналы (см. 2.2), положение изменяется. По-видимому, именно под действием этих сигналов, когда их величина превышает некоторое пороговое значение, на краях спиралей, на границе с перехватами Ранвье образуются большие септированные контакты [53] (рис. 4.12). В области этих контактов образуются спиральные каналы, заполненные цитоплазмой, через которые акустическая волна может быть согласована с нервом и через ближайший септированный контакт возбудить следующий участок миелиновой спирали. В ходе такого последовательного возбуждения может регулироваться и канал, по которому будет происходить передача энергии. Существенно, что, как только восстанавливается нормальное состояние клеток (т. е. когда необходимость в управляющих сигналах исчезает), восстанавливается исходное состояние нерва [53]. Конечно, эта картина нуждается в детализации и проверке. Но если принять, что она в основных чертах отражает истинную картину развития процесса, то этот механизм будет содействовать еще более экономному расходованию энергии когерентных сигналов, выработка которой в организме связана с большими энергетическими затратами экономия, определяемая ничтожной амплитудой генерируемых колебаний в периоды, когда процессы в клетках протекают нормально, дополняется экономией за счет устранения потерь при передаче энергии передача энергии в период, когда процессы в клетках протекают нормально, вообще отсутствует. [c.115]

Рио. 1. Спонтанное и вынужденное излучение. Обмен энергией между квантовой системой и апектромагнитным излучением может происходить разными способами. Здесь мы предполагаем, что система обладает только двумя энергетическими уровнями, а единичный акт излучения представлен частицей — фотоном с энергией, пропорциональной длине волны. На верхней схеме Ш фотон поглощается системой, которая переходит при этом о нижнего уровня на верхний. На схеме (II) система возвращается в нижнее состояние, испуская фотон той же энергии это испускание, называемое спонтанным, происходит за время, равное в среднем времени жизни верхнего уровня. На (Ш) фотон взаимодействует с системой, находящейся в возбужденном состоянии. При этом система переходит в нижнее состояние с испусканием фотона, и образуются два фотона с той же энергией, что и у падающего. Такое излучение, называемое вынужденным, является основой действия лазеров и повволяет получать очень большое число фотонов в фазе друг с другом, образующих то, что называется когерентным [c.33]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...