ACȚIUNEA MECANICĂ IMPACTUL MECANIC AL RADIAȚIEI LASER DE RADIAȚIE LASERĂ LA ATOMELE ATOMICE A. M. SHALAGIN.
Aspectele fundamentale ale ,,,,,.
Acest studiu se bazează pe spontan și stimu În studiul efectelor radiației asupra presiunii de radiație micală.
substanță rochastitsy în primul rând să acorde o atenție la natura efectelor electromagnetice, o atenție deosebită se acordă conduce, în special, și transferul de energie izto coolucheniya procesele interne gradelor de libertate și localizatits mikrochasling spațiale. În plus, există totuși un efect mecanic direct, care este de obicei considerat numele atomilor.
Este slab, dar în anumite condiții se poate manifesta destul de strălucit.
La începutul secolului, faimosul om de știință rus P.N. Lebedev a demonstrat că radiația nu este numai despre ea, dar, de asemenea, poartă cu ea un impuls care este capabil să transmită substanței (efectul de presiune ușoară). PN Lebedev a demonstrat perfect acest fapt în experimente unice, cum ar fi radiațiile optice.
De vreme ce natura cuantică a radiației a fost descoperită, a devenit clar că radiația quantum (foton) ‡. · - are energie și momentum k, unde - radiație de frecvență (circulară), k - vector de undă, - ‡ constantă Planck. Magnitudinea vectorului de undă ‡ ‡ ‰ fl este legată de lungimea de undă a radiației de relația ‡, ‡ - k = 2 /. Atunci când un foton este absorbit de o particulă de materie a acestuia din urmă, este transmis momentul k. În cazul opto ‡ ‡, ‡‡‡.
cal sau regiunea lungimii de undă mai mare a spectrului valorii foton impuls este foarte mică în comparație cu valoarea pulsului caracteristică, care are de obicei o substanță de particule, cel puțin datorită mișcării sale termice. De exemplu, în cazul în care particule acționează atom de masă M la o viteză de mișcare termică 2kBT = MT (kB - constanta Boltzmann, T - temperatura), raportul dintre pulsul foton la un astfel de atom este k- = --------- --------------------.
schestvovavshie în zilele vechi (în pre-laserul ia în considerare mai întâi cazul unui monoepohu de călătorie), nu a putut oferi un efect luminos de afișare, și să-l observe nevoie de o radiație cromatică ridicată. Să urmăm arta experimentală. Există prav- adecvate atom condiții inițiale este în mare parte, astfel, condițiile specifice, implementate în stare cosmică, iar frecvența radiației este aproape (în sistemul iCal întindere în jurul atomilor Există stele coordonate asociate cu atomul.) La substanțele cu moleculă frecvență Kwan poate să fie într-o tranziție liberă în atom. Acțiunea mecanică a stării (fără coliziuni una cu cealaltă) a nonradierii asupra unui atom în această situație se dezvoltă de foarte mult timp, iar radiația însăși este prezentă în următorul scenariu. Atomul absoarbe un cuantum de intensitate intensă. Într-o serie de cazuri, intensitatea radiației și, ca o consecință, cuantumul radiației stelei, este suficient de mare pentru impulsul k. În același timp, atomul se dovedește a fi excitat, astfel încât forța de presiune ușoară depășește starea de forță 1. Actul de absorbție a fotonului atracției gravitaționale. Apoi, cu cât este mai mare intensitatea acumulării particulelor de impuls îndreptat către radiație. Soarta atomului este realizată de către stele și părăsește cartierul cu o accelerație alternativă într-una din cele două căi (Figura 1):
stele. Acesta este un bine cunoscut și adesea observat emit fie exact același foton ca și cel al vântului stelar.
În cazul unei emisii spontane, apare probabilitatea emisiei spontane.
g nu depinde de intensitatea radiației externe (în special, prin urmare, toate direcțiile fotonilor emise spontan sunt la fel de probabile).
spori semnificativ efectul presiunii radiației de emisie de fotoni pozPosle (atat in mod spontan si volilo una dintre proprietățile unice ale izluindutsirovanno laser) atom este din nou în osnovcheniya - capacitatea de a concentra starea energetică prefectură energetică. Acest lucru completează regiunea spectrală îngustă și reglează acest circuit la un singur ciclu, care apoi se va repeta în rezonanță cu tranziția cuantică din interior și din nou.
atom (presiune ușoară rezonant). Amploarea acestei energii mai multe ordine de mărime mai mare decât cea care ar putea fi realizat prin utilizarea surselor spectrale de rezonanță utilizate în experimente și PN Lebedev și experimente ulterioare SE Frisch. Pentru a efectua presiunea de radiație se poate acumula, sunt folosite cu camera de vid înalt. Atomii unui element sau sunt utilizate în cantități mici în aceste celule în (echilibru) condiții normale, sau livrate (injectat) sub forma unui fascicul atomic cu o pompare cu vid permanent. În orice caz, cu condiția condițiile în care un atom poate acoperi o distanță de aproximativ un metru de viteza termică fără a se lovi cu drugiRis. 1. Ilustrarea proceselor stimulate km atomi. frecvență radiație este reglat în (a) și spontană (b) emisie. În al doilea slurezonans o tranziție cuantică a unui atom de ilustrare osnovnochae trebuie înțeleasă starea de energie nu ca ispuskago (numesc Sonie mulți fotoni mici, si ca emisia odstoyanie indicele 0) pentru primele state excitate Nogo, dar cu probabilitate egală în toate direcțiile. Observați diferența fundamentală între starea proceselor de prefectura perehovynuzhdennogo din cauza emisiilor forțată și spontană a unui foton cu rânduri. De remarcat este faptul că aceste condiții sunt ușor de punct transferul de impuls al părții radiate pentru a efectua din cauza radiației de focalizare atom pocheniya. În cazul în care ciclul se realizează cu ajutorul canalului chiar inferior (absorbția unei puteri mai multor - emisie stimulată, pulsul milliwatt) cu laser, atom dacă frecvența radiației este reglat complet recuperat, deoarece atât în față, în rezonanță cu trecerea la atomul cuantic. Suschestnachalom, iar la sfârșitul ciclului avem vuyuschie disponibile acum lasere ne de sunt utilizate pentru un ton asemănător cu același impuls k. Astfel, aceste probleme sunt în măsură să furnizeze în mod semnificativ din cauza procesului de atom emisie stimulata nu mai au putere în modul continuu (puls nepoluchaetsya sistematic creștere. Cât de mulți wați sau mai mult).
Maxim care poate transmite radiații în atomul Astfel, puterea maximă posibilă a cazului spontan - este momentul k de presiunea medie vresvetovogo creează o accelerație maximă Meni: la o intensitate suficient de mare atom de radiații izk petrece jumătate din timp în vozbuzhamax = ------ ---.
stat, purtând în sine impulsul fotonului 2M k. Este o chestiune destul de diferită când ciclul este finalizat. În această accelerație, atomul dobândește viteza, este emisiunea spontană. În acest caz, datorită diferenței de direcții ale radiației absorbite, care este comparabilă cu viteza mișcării termice și care este emis, un moment nenulos rămâne în atom în timpul T al fotonului.
Cu repetarea repetată a acestui tip de ciclu, 2M t = ------------- T 3 10-4 s.
cantitatea de impulsuri de retur din fotoni spontan uc k elucidate izotropie în puterea Provo estimare numerică caracteristic utilizat aici cesiuni aproape de zero, în timp ce pentru valoarea atomilor atom primit c 1 108, M = impuls masa atomică de fotoni absorbiți dirijat = 25 unități atomice , T = 300 K, = 0,5 m. Avem de emisie N k, unde N - numărul de cicluri. Acesta este pulsul final, care, după cum vom vedea, sposo- vedea că necesită puțin (de predstavben convenționale se acumulează în atom. Această acumulare poate leniyam) timp pentru a dispersa atom la viteze considerabile. La pornirea de la zero skoharakterizovat medie forță F, exercitată de emisia atom. Folosind relația pentru acest timp să crească mută atom la o distanță de F = dp / dt: pulsul puterii este transmis prin atomii T t 2kBT mu pe unitatea de timp. Ușor dura Calc x = ----------- = ------------ 6 cm.
2 k hoț, cunoscând numărul de acte de emisie spontane pe unitatea de timp. Este = / unde - veroPrimechatelno că x nu depinde de masa atomului și atomul yatnost să fie excitat a fost semnificația este destul de mulțumit cu punctul de vedere eksnii - așa-numita constantă spontană la experimente: Ansamblul experimental este relaxarea, care este egală cu inversul duratei să fie suficient compact.
starea excitat (această viață este doar estimările de mai sus indică faptul că și datorită emisiei spontane de fotocelule, radiația laser poate fi efectiv accelerată). Astfel, pentru a îngheța sau a încetini atomii liberi ai materiei.
Aici, cu toate acestea, trebuie să observăm existența ----- F = dp = k. (2) capcane. Faptul că particulele de probabilitate dt rămâne în stare excitată nu este atât, în deplasare puterea principală de radiații val rămâne aceeași ca și rata de schimbare care acționează asupra atomului este izoatoma datorată. În cazul în care, la un atom de tropism de emisie spontană rata de frecvență. Pentru otliizlucheniya este în rezonanță cu frecvența pici de alte tipuri de forțe (care vor fi discutate mai târziu), tranziția cuantică într-un atom, atunci cel puțin schimbarea a devenit cunoscut ca puterea de lumină spontană condițiile de rezonanță davskorosti sunt încălcate și izluleniya, și este genetic legată de forța, chenie practic încetează să interacționeze cu cea măsurată mai PN Lebedev.
atom. Acest lucru se datorează efectului Doppler.
Estimăm cât de mult poate afecta la radiații cu o frecvență (într-un sistem de laborator de radiație laser cu privire la starea de mișcare a atomului. Coordonate) interacționează în mod eficient, cu doar o radiație de intensitate relativ slabă astfel de atomi a căror viteză destul de apropiată de valoarea proporțională cu intensitatea. Valoarea nance, determinată de condiție În câmpul de radiație intensă, apare o saturație a lui - kv =.
(valoarea încetează să crească). Valoarea maximă, care în principiu poate atinge valoarea kv este numită deplasarea Doppler, este egală cu 1/2. Se realizează în astfel de frecvențe. Evident, singurul cu adevărat important proekusloviyah atunci când timpul de comandă de multe ori viteza TION atom în direcția vectorului de undă x este alternativ, în principal, k excitat. Valoarea rezonant au astfel x, <10, rata de tăiere a proeminențelor clorhidric () corespunzând x ----, = -, (3) xk distribuției Maxwell este o valoare în care frecvența detuning este numită radiația emisă de -x cheniya rezonant (în Sistemul de laborator este CorW () = () exp ----- 2.
x T dinate). Desigur, există un anumit interval T întrerupt într-un cartier în care interacțiunea radiației cu atomii este comparabilă cu aceea care rezonează. Graficul grafic al funcției W () este prezentat în Fig. x Acest interval este specificat de valoare. (curba 1). Să presupunem acum că radiația rezonantă acționează ca un astfel de gaz sub forma unei unde monocromatice care se deplasează de-a lungul axei x. În conformitate cu ska-- = (4) xk legat de mai sus interacționează cu radiații nu toți atomii, ci numai cei cu care este asociat cu o viteză cuantică cunoscută în apropierea valorii de rezonanță (3) în incertitudinile energetice inprintsipom: intervalul membrelor ( 4). După un număr suficient de mare durata de viata tsikvremeni a stării excitat de absorbție atom urmat de isprivodit prinderea spontană la energia intervalului de incertitudine sostopuskaniem rezonant vitezei x împrăștiere, nivelul de energie are o lățime finită, se golește, deoarece viteză egală schimbă atomi. Ca regulă. astfel încât atunci când fikx T din cauza presiunii ușoare. Atomii grupă valoarea schimbată prin schimbarea vitezei în intervalul de viteză învecinat, unde presiunea ușoară relativ spontană este relativ rapidă și practic nu are efect asupra radiației.
îndepărtează atomul din rezonanță cu radiații. Acest lucru nu este; model al fasciculului T x atomic, Fig. 3). Direcționați radiația spre frecvențe Taconite -, atunci (alternativ) poate fi modificat la frecvența radiației și frecvența fasciculului atomic și PE- mu începe să acționeze pe ea, pornind de la valoarea / k, în numeroase experimente pe o presiune ușoară rezonanță x pune în aplicare fiecare dintre acestea oportunități.
W (vx) În legătură cu efectul luminii de rezonanță davf (vx) Lenia în ultimii ani, cea mai mare dezvoltare și realizări impresionante obținute investigații vx direcție IS0 legate de răcire profundă și k localizarea spațială a gazului atomic.
Să luăm în considerare principalele aspecte ale proceselor corespunzătoare. Să începem cu procesul de răcire a gazului cu presiune ușoară spontană.
În echilibru, după cum se știe, se găsesc atomii unui gaz. 2. Distribuția atomilor peste viteze într-o mișcare termică haotică. Probabilitatea de x la interacțiunea cu radiații (caz 1 ravimet o anumită valoare a vitezei (în unitatea de echilibru a maxwelliana distribuție W ()) x interval de viteză) este stabilită după funcția de distribuție (cazul 2). Detamează frecvența lui Maxwell. De exemplu, dacă vorbim despre a fi surd. f0 (vx) f0 (vx) f1 (vx) f1 (vx) f2 (vx) 0 vx0 vx f3 (vx) f2 (vx) 0 vx 0 vx0 / k vx f3 (vx) 0 / k vx 0 vx0 / k vx 0 / k vx 0 / k = - / k vx 0 = 0 vx Fig. 3. Ilustrație pentru procesul de inhibare și răcire a fasciculului atomic. Speciile sunt prezentate în Fig. 4. Răcirea unidimensională a unui gaz de atomi. Popredeleniya atomi de viteză în timp ulterioară părea consecvent schimbare a vitezei raspredemomenty Lenia în timp sunt concentrate într-o viteză îngustă (/ k) invariant Astfel, intervalul la stânga a vitezelor de interval de rezonanță.
Teff După ce luăm valoarea = -, terminăm ---------- --------.