Взаимодействие атомов с излучением

Взаимодействие атомов с излучением [c.78]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АТОМОВ С ИЗЛУЧЕНИЕМ 79 [c.79]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АТОМОВ С ИЗЛУЧЕНИЕМ g [c.81]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АТОМОВ С ИЗЛУЧЕНИЕМ 89 [c.89]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АТОМОВ С ИЗЛУЧЕНИЕМ 91 [c.91]

Прп взаимодействии атомов с электромагнитным излучением, как известно, могут происходить два встречных процесса [c.380]

Обратимся теперь к гамильтониану взаимодействия между нолем излучения и активными атомами, который мы обозначили В рамках рассматриваемой модели этот гамильтониан должен описывать переходы между состояниями атомов с излучением или поглощением фотонов. Возьмем для него выражение [c.129]

Возможность использования полуклассического метода описания взаимодействия атома с полем излучения, в рамках которого поле описывается на языке классической физики, а атом — на языке квантовой механики. Возможность описания излучения на языке классической физики обусловлена большим числом когерентных фотонов, под действием которых происходит процесс нелинейной ионизации. [c.26]

Отметим также, что модель Келдыша калибровочно неинвариантна. Это означает, что выражение для вероятности нелинейной ионизации зависит от того, в какой форме выбирается взаимодействие атома с полем лазерного излучения в калибровке длины или же в калибровке скорости . Априори неясно, какая из этих форм дает более точные результаты. [c.38]

Калибровка скорости для взаимодействия атома с электромагнитным излучением была использована для определения вероятности ионизации путем применения метода перевала в [2.1, с. 353]. Разумеется, полученный результат совпал с приведенным выше выражением (2.33), которое было получено в исходной работе Келдыша [2.8]. [c.38]

Заканчивая рассмотрение процесса туннельной ионизации атомов, надо отметить, что этот процесс определяет ту максимальную напряженность поля излучения, выше которой говорить о взаимодействии атома с полем из лучения практически не имеет смысла. Действительно, простейшие оценки, например, по соотношениям (9.1) или (9.2) показывают, что атом водорода в поле атомной напряженности ионизуется за атомное время, т.е. практически мгновенно. Таким образом, в случае исходного атомарного газа при напряженности поля, большей атомной напряженности, взаимодействие происходит уже с плазмой, а не с газом. Конечно, если интересоваться процессом ионизации атомарных ионов и особенно многозарядных атомарных ионов сложных атомов, то эта граница по напряженности поля сдвинется в область сильных полей на один или два порядка величины. [c.250]

Последний процесс, на который надо обратить внимание — это процесс нелинейной ионизации молекул в поле излучения оптического диапазона частот. Тот же масштаб величины потенциалов ионизации молекул, как и атомов, аналогичный характер электронных спектров — все это давало основание предполагать, что и процессы нелинейной ионизации должны носить аналогичный характер как в случае атомов, так и в случае молекул. Однако уже первый эксперимент по нелинейной ионизации молекул в поле оптического диапазона частот [11.34] указал на существенно более сложный характер процесса взаимодействия молекулы с излучением. В этом эксперименте, где объектом была простейшая молекула водорода, было обнаружено в многофотонном пределе (7 > 1), что выходы ионов Н и Н+ примерно одинаковы. Сам факт наблюдения ионов Н+ указал [c.293]

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]

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]

До сих пор мы изучали взаимодействие атома с квантованным световым полем, считая, что атом покоится в точке К, иначе говоря, мы пренебрегали движением центра инерции частицы. В данной главе нас будет интересовать влияние квантованного поля на движение атома. Поэтому теперь не только внутренние степени свободы атома и световое поле, но и движение центра инерции будет описываться квантовым образом. Тем самым мы включим в рассмотрение волновую природу вещества, а именно, волновые свойства атомов, из-за которых и возникло название атомная оптика. Для простоты будем рассматривать только одну моду поля излучения. [c.609]

Изучение электромагнитного излучения относится к одной из интереснейших и плодотворных областей физики. Оно сыграло значительную роль в развитии таких важных концепций, как теория относительности и квантовая теория, которые, в свою очередь, привели Эйнштейна в 1917 г. к формулировке постулатов о процессах вынужденного испускания. Последние явились ключевыми при открытии и разработке лазеров. Действие лазера основано иа взаимодействии атомов с полем излучения и между собой. Возникающее излучение может обладать такой большой интенсивностью, что позволяет наблюдать новые интересные эффекты. В следующих параграфах приводится обзор тех разделов теории излучения, которые имеют отношение к нашей теме. [c.35]

После сделанных выше выводов о том, что химический потенциал теплового излучения равен нулю, взаимодействие двухуровневого атома с излучением черного тела (которым Эйнштейн воспользовался при выводе формулы для отношения интенсивностей спонтанного и индуцированного излучения) можно проанализировать с несколько иной точки зрения. Если А и А —два состояния атома и jth тепловой фотон, спонтанную и индуцированную эмиссию излучения можно представить следующими уравнениями [c.288]

Во многих случаях ускорители электронов используются как источники тормозного излучения. Ускоренные электроны направляются на мишень, и при взаимодействии их с атомами материала мишени. появляется тормозное излучение. Последнее возникает также при взаимодействии электронов с конструкционными материалами, аппаратурой и защитой. Тормозное излучение радиационно опасно и требует защиты. [c.231]

Потеря энергии электроном связана не только с излучением, но и с взаимодействием атомов между собой. Феноменологически потерю энергии оптическим электроном можно учесть введением силы сопротивления, пропорциональной скорости, как это делается в механике Fg=—gr, где g — коэффициент, зависящий от природы атома. [c.91]

Оптические исследования — это прежде всего исследования физики взаимодействия света с веществом. Существуют три последовательных уровня рассмотрения указанного взаимодействия, три постепенно углубляющихся подхода I) классический, 2) полуклассический, 3) квантовый. На первом уровне оптическое излучение представляют в виде световых лучей или электромагнитных волн в соответствующем диапазоне частот, а вещество описывают с использованием понятий и аппарата механики сплошных сред, термодинамики, классической электродинамики. Иными словами, при данном подходе как свет, так и вещество рассматриваются в рамках классической физики. Полуклассический подход предполагает квантование вещества при сохранении классической трактовки света классические световые волны взаимодействуют с коллективами атомов и молекул. Принимаются во внимание структура энергетических уровней атомов и молекул, энергетических зон кристаллов, статистика заселения различных квантовых состояний. Наконец, при квантовом подходе осуществляется квантование не только вещества, но и излучения именно такой подход используется в квантовой электродинамике. Если при рассмотрении взаимодействия света с веществом на классическом и полуклассическом уровнях учитывается только волновая природа света, то на квантовом уровне принимаются во внимание также и его корпускулярные (квантовые) свойства. Это отвечает переходу от классической оптики, имеющей дело с лучами и световыми волнами, к оптике, которую естественно назвать квантовой оптикой. Одним из основных понятий этой оптики является [c.3]

Три процесса взаимодействия излучения с атомами. Для простоты будем полагать, что взаимодействующие с излучением атомы имеют всего два уровня энергии ( 1 и Е . В соответствии с правилом частот Бора эти атомы будут испускать и поглощать излучение на частоте [c.68]

Взаимодействие двухуровневого атома с когерентным резонансным излучением [c.245]

Как было установлено в экспериментах, механизм химической реакции под действием излучения значительно меняется. Взаимодействие между молекулами дополняется или полностью заменяется при интенсивном излучении взаимодействием атомов, радикалов и ионов с молекулами и друг с другом. Скорость радиационно-химической реакции зависит не только от концентраций взаимодействующих веществ и температуры,, но и от параметров излучения, а также от характера взаимодействия излучения с молекулами этих веществ и кинетических параметров различных вторичных процессов. [c.216]

Светокинетические эффекты используются для получения сверхузких резонансов, необходимых для создания оптических стандартов частоты, прецизионного измерения спектральных характеристик и других метрологических применений. Дело в том, что ширина резонанса не может быть меньше обратного времени взаимодействия атома с излучением (так называемое вре-мяпролетное уширение), что ограничивает точность измерения частоты. При тепловых скоростях атомов (- 500 м/с) и поперечнике светового пучка в несколько миллиметров это время составляет десятки микросекунд. Увеличить его на много порядков позволяет оптический фонтан (рис. 18.26). [c.298]

Как только плазма возникла, в ней начинает поглощаться лазерное излучение (обычно этому соответствуют температуры 5000-4- 12000 К). Поглощение в плазме обусловлено обратным тормозным эффектом, при котором свободный электрон погло щает фотон. Электрон переходит в более высокое энергетическое состояние непрерывного спектра. Для сохранения количества движения этот процесс должен происходить в поле иона,, атома или молекулы. На начальных стадиях пробоя число ионов мало, а температура газа остается низкой. Взаимодействие электрона с излучением происходит в этом случае в поле нейтрального атома или молекулы. Коэффициент поглощения связанный с обратным тормозным эффектом в системе, состоящей из нейтрального атома и свободного электрона, вычислен, например, для нейтрального водорода (в единицах СГС) [29] [c.103]

Начальное состояние дискретного спектра атома в (2.30) является невоз мущенным и берется из решения уравнения (2.29). Взаимодействие атома с электромагнитным полем бралось Келдышем [2.8] в дипольном прибли жении (так как размеры атома малы по сравнению с длиной волны элек тромагнитного излучения), используя так называемую калибровку длины [c.36]

Одним из мощных методов для изучения взаимодействия атома с импульсным лазерным излучением является численное решение нестационарного уравнения Шредингера. При этом не требуется никаких предположений о величине интенсивности лазерного излучения и других его параметров. Большинство результатов получено для водородоподобных систем, где невозмущенный потенциал является кулоновским. В принципе требуется решать трехмерное уравнение Шредингера. В случае поля линейной поляризации расчет упрощается и сводится к решению двухмерного уравнения ГЦредингера. В одной из первых работ [2.35] использовалась цилиндрическая система координат. Затем были созданы численные коды для сферической системы координат [2.36]. [c.57]

В работе [5.63] предложена так называемая модель одного активного электрона для расчета сечений многофотониой ионизации атомов благородных газов. Численно решается временное уравнение Шредингера для эволюции электронного состояния в поле лазерного импульса. Этот метод позволяет рассмотреть как взаимодействие электрона с полем, так и электронов друг с другом. Не делается никаких предположений об относительной величине этих взаимодействий. Такой подход позволяет также рассмотреть различные формы импульсов, несколько полей с различными частотами и различными отно сите л ьными фазами. Используется взаимодействие электрона с излучением как в калибровке длины , так и скорости . В многоэлектронном уравнении Шредингера эволюция каждого [c.135]

Эффективные потенциалы, зависящие от орбитального квантового числа электрона, формируются на основе расчетов в приближении Хартри-Слэтера для основного и низколежащих возбужденных состояний атомов благородных газов. Так, р — потенциал ( = 1) находится из расчета основного состояния. В работе [5.63] рассматривались два р-электрона с = О (т.е. вдоль направления линейной поляризации излучения). Расчеты показали, что они вносят главный вклад в процесс ионизации. В работе [5.64 был использован более простой потенциал Херрмана-Скилмана для расчета сечения многофотоиной ионизации атома ксенона. Волновые функции валентных электронов рассчитывались численно в потенциале, представляющем собой сумму атомного потенциала и потенциала взаимодействия атома с внешним электромагнитным полем. В расчетах учитывались только 5s- и 5р-электроны. Остальные электроны учитывались в приближении среднего потенциала замороженного остова . [c.136]

Если сопоставить материал, изложенный в этой главе, с материалом, изложенным в главах 1У-1Х, то сразу бросается в глаза существенное различие состояния исследований процессов, происходящих при взаимодействии атома с полями субатомной, атомной и сверхатомной напряженности. Если в случае субатомной напряженности к настоящему времени получена достаточно детальная картина взаимодействия (гл. 1У-1Х), то для атомной и сверхатомной напряженности эксперимент еще очень беден, что не позволяет сделать каких-либо окончательных заключений о физике процесса взаимодействия. Прогресс в эксперименте связан с использованием высокоинтенсивного высокочастотного излучения при экстремально малой длительности импульса. [c.289]

До сих пор мы рассмотрели только свойства квантованных световых полей в отсутствие взаимодействия с веществом. Теперь сосредоточимся на квантовых эффектах, возникающих из-за взаимодействия атомов с квантованным излучением. Для того чтобы это сделать, надо, прежде всего, установить подходящий вид взаимодействия между светом и веществом. Здесь мы руководствуемся принципом калибровочной инвариантности Вейля (Н. Weyl). В 1918 году он ввёл принцип калибровочной инвариантности для создания объединённой теории гравитации и электромагнетизма. Этот принцип был несколько умозрительным, как об этом позднее писал сам Вейль. Однако, в 1928 году он понял, что калибровочная инвариантность приводит к связи электромагнитного поля с веществом. Калибровочная инвариантность является центральным пунктом современных калибровочных теорий, таких как квантовая электродинамика или квантовая хромодинамика, и определяет взаимодействие между полями. [c.427]

В разделе 14.8 задача о взаимодействии атома с полем сводится к самой простой ситуации взаимодействия двухуровневого атома с одной модой поля излучения. Такая модель была введена Е. Джейнсом (Е.Т. Jaynes) вместе с Ф. Каммингсом (F.W. ummings) и, независимо, Г. Паулем (Н. Paul) в 1963 году. Долгое время эта модель была любимой игрушкой теоретиков, а благодаря современным достижениям квантовой оптики, в частности, при создании резонаторов с высоким Q-фактором для микроволнового и оптического излучений, она реализована экспериментально. Благодаря простоте, предсказательной силе и экспериментальному воплош,ению модель стала дрозофилой квантовой оптики. [c.428]

Классическая теория взаимодействия атомов с электро-AiarHHTHbiM излучением. Классические осцилляторы были хорошо изучены еще до возникновения квантовой теории. Многие идеи и аспекты классической теории нашли отражение и в квантовой теории благодаря принципу соответствии. Здесь мы приведем одиа пз таких при.меров — классическую теорию поглощения и продемонстрируем связь классической теории с квантовой, введя понятие силы осциллятора которое широко используется в спектроскопии. [c.50]

Вечный двигатель 96, 105 Взаимодействие атомов и молекул 71 Взаимодействие тел 15 Взаимодействие ядерыых излучений с веществом 324 Видеозапись 194 [c.359]

Об импульсе фотона. Как уже отмечалось, Эйнштейн предполагал, что наблюдаемое в отсутствие излучения распределение (3.2.5) сохраняется и при наличии излучения. В работе К квантовой терии излучения Эйнштейн показал, что это предположение имеет интересный физический смысл. Он рассмотрел два разных механизма спонтанного испускания 1) излучение испускается в виде расходящейся от атома во все стороны сферической электромагнитной волны, и тогда импульс атома-излучателя на меняется 2) излучение испускается в виде кванта света, и тогда атом-излучатель получает всякий раз импульс отдачи, причем у разных атомов эти импульсы будут иметь случайное направление. Оказывается, что равновесие системы атомов, взаимодействующих с излучением, не нарушается только при условии, что имеет место второй из указанных механизмов спонтанного испускания и при этом импульс кванта света равен iiail . Таким образом, Эйнштейн привел дополнительное подтверждение существования световых квантов, характеризующихся наряду с энергией 1ъи> также импульсом Асо/с. [c.73]

Взаимодействие электронов с колеблющейся решеткой, называемое электрон-фононным рассеянием, сопровождается возбуждением одного из нормальных колебаний решетки. Это означает, что результатом электрон-фонон-ного взаимодействия будет излучение или поглощение фонона. Эффективное сечение рассеяния электронов на колеблющихся атомах определяется квадратом амплитуды колебаний атома и, следовательно, пропорционально температуре Т. Собственное сечение неподвижного атома не оказывает влияния на значение электрон-фононного рассеяния, так как оно учтено в т. [c.457]

Предположим теперь, что с такой системой взаимодействует излучение частоты равной частоте перехода Е- Е - Это излучение будет стимулировать два встречных процесса поглощение, приводящее к переходу атомов с нижнего уровня на верхний, и испускание излучения, сопровождающееся переходом частиц с верхнего-уровня на нижний. Важной особенностью подобных процессов является то, что они управляются полем излучения их вероятность, тем больше, чем больше плотность энерпш поля излучения на частоте перехода 0i2- Испускаемое при этом излучение называют стимулированным, индуцированным или вынуоюденным. В отличие от него испускание, происходящее самопроизвольно, независимо or поля, называют спонтанным. [c.334]

Из сказанного следует, что для получения интерференционных картин необходимы только когерентные волны. Следовательно, источники света должны давать непрерывное монохроматическое излучение без перерывов и искажений их характеристик. Поскольку обычно излучение происходит вследствие атомных процессов и в каждом из атомов процесс излучения, длящийся очень недолго, происходит с обрывами, совершенно случайно, в зависимости от взаимодействия с окружающими атомами, трудно допустить, что суммирование таких излучений даст строго когерентные волны и тем более в двух независимых источниках. Поэтому обычно используют один источник света, который методом отражения или преломления расчленяют на два луча. При этом каждый из двух лучей, имеющих одир и то же происхождение, используется далее в качестве когерентных волн. Используя различные оптические системы, можно заставить лучи пройти различные расстояния и затем встретиться в одной точке. При этом волны, вышедшие фактически из одного источника при одном акте излучения группы атомов, прийдут в эту точку с малым сдвигом по времени, благодаря чему будет иметь место когерентность. [c.74]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...