Многофотонные процессы в атоме. Клюев В.Г. - 2 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

§1. Границы теории
1. Рассматривается изолированный атом. При этом не
рассматриваются:
- соударения атомов;
- макросвойства системы атомов;
- эффекты , связанные с воздействием на атом вторичного излучения.
Такая модель может быть реализована в эксперименте и позволяет
наблюдать элементарные возбуждения без искажений.
2. Падающее на атом излучение характеризуется следующими
параметрами :
- излучение одночастотное;
- распределение амплитуды по фронту равномерное;
- волна плоская;
- длина волны в диапазоне 0,1-1 мкм.
Указанные параметры обеспечиваются в лазерном излучении, для
которого распределение амплитуды по фронту близко к гауссовому.
3. Термин Сильное поле”. Поле считается сильным, если за время его
действия становятся существенными процессы с участием нескольких
фотонов (многофотонная ионизация).
§2. Характеристики сильного светового поля
Классический характер поля
Излучение описывается как электромагнитное поле , т.е . на
классическом языке , где Е =Е (x,y,z,t). Рассмотрим, когда такой подход
возможен.
В квантовой теории света напряженность электромагнитного поля
является квантовым оператором, который при описании поглощения фотона
атомом в амплитуде перехода дает множитель
αk
n
r
,а при описании
испускания множитель
1
k
n +
α
r
, где
α
k
n
r
- число фотонов с волновым
вектором k и данной поляризацией α . При этом матричные элементы
прямого и обратного процессов считаем одинаковыми . Тогда эл. магнитное
поле можно рассматривать как классическое при условии
α
k
n
r
>> 1. Оценки
показывают, что при λ=0.5 мкм и ∆λ~10
-5
(что характерно для типичных
лазеров) этому условию удовлетворяет значение Е >> 1 В /см.
Параметры, характеризующие световое поле
1. Частота ω . В указанной области спектра она имеет порядок 10
15
с
-1
(hν~1 эВ ).
2. Степень поляризации. Считаем, что свет поляризован полностью , а
степень эллиптичности может меняться от линейной до круговой. (В
соответствующей вращающейся системе координат можно разделить
временные и пространственные переменные , что значительно упрощает
анализ).
3. Напряженность поля световой волны. Обычно напряженность поля
световой волны сравнивается с атомной напряженностью Е
ат
=m
2
e
5
h
-4
~
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                         §1. Гр а ни цы те о р и и
                         1.      Р а ссма тр и ва е тся   и зо ли р о ва нны й      а то м.     Пр и   это м     не
                р а ссма тр и ва ю тся:
                     - со уда р е ни я а то мо в;
                     - ма кр о сво йства си сте мы а то мо в;
                     - эф ф е кты , связа нны е с во зде йстви е м на а то м вто р и чно г о и злуче ни я.
                         Та ка я мо де ль мо ж е т б ы ть р е а ли зо ва на в экспе р и ме нте и по зво ляе т
                на б лю да ть эле ме нта р ны е во зб уж де ни я б е з и ска ж е ни й.
                             2. Па да ю щ е е на а то м и злуче ни е ха р а кте р и зуе тся следую щ и ми
                па р а ме тр а ми :
                     - и злуче ни е о дно ча сто тно е ;
                     - р а спр е де ле ни е а мпли туды по ф р о нту р а вно ме р но е ;
                     - во лна пло ска я;
                     - дли на во лны в ди а па зо не 0,1-1 мкм.
                         Ука за нны е па р а ме тр ы о б е спе чи ва ю тся в лазе р но м и злуче ни и , для
                ко то р о г о р а спр е де лени е а мпли туды по ф р о нту б ли зко к г а уссо во му.
                         3. Те р ми н “Си льно е по ле ”. По ле счи та е тся си льны м, е сли за вр е мя е г о
                де йстви я ста но вятся сущ е стве нны ми пр о це ссы с уча сти е м не ско льки х
                ф о то но в (мно г о ф о то нна я и о ни за ци я).
                         §2. Ха р а кте р и сти ки си льно г о све то во г о по ля
                        Кла сси че ски й ха р а кте р по ля
                        И злуче ни е о пи сы ва е тся ка к электр о ма г ни тно е по ле , т.е . на
                класси че ско м язы ке , г де Е =Е (x,y,z,t). Р а ссмо тр и м, ко г да та ко й по дхо д
                во змо ж е н.
                        В ква нто во й те о р и и све та на пр яж е нно сть электр о ма г ни тно г о по ля
                являе тся ква нто вы м о пе р а то р о м, ко то р ы й пр и о пи са ни и по г ло щ е ни я ф о то на
                а то мо м в а мпли туде пе р е хо да да е т мно ж и те ль                n kr α ,а пр и о пи са ни и
                и спуска ни я – мно ж и те ль n kr α + 1 , г де n krα - чи сло ф о то но в с во лно вы м
                ве кто р о м k и да нно й по ляр и за ци е й α . Пр и это м ма тр и чны е эле ме нты
                пр ямо г о и о б р а тно г о пр о це ссо в счи та е м о ди на ко вы ми . То г да эл.ма г ни тно е
                по ле мо ж но р а ссма тр и ва ть ка к класси че ско е пр и усло ви и n krα >> 1. О це нки
                по ка зы ва ю т, что пр и          λ=0.5 мкм и ∆λ~10-5 (что ха р а кте р но для ти пи чны х
                ла зе р о в) это му усло ви ю удо влетво р яе тзна че ни е Е >> 1 В /см.
                         Па р а ме тр ы , ха р а кте р и зую щ и е све то во е по ле
                         1. Ч а сто та ω . В ука за нно й о б ла сти спе ктр а о на и ме е тпо р ядо к 1015 с-1
                (hν~1 эВ ).
                         2. Сте пе нь по ляр и за ци и . Счи та е м, что све тпо ляр и зо ва н по лно стью , а
                сте пе нь элли пти чно сти мо ж е тме няться о тли не йно й до кр уг о во й. (В
                со о тве тствую щ е й вр а щ а ю щ е йся си сте ме ко о р ди на тмо ж но р а зде ли ть
                вр е ме нны е и пр о стр а нстве нны е пе р е ме нны е , что зна чи те льно упр о щ а е т
                а на ли з).
                         3. Н а пр яж е нно сть по ля све то во й во лны . О б ы чно на пр яж е нно сть по ля
                све то во й во лны ср а вни ва е тся с а то мно й на пр яж е нно стью Е а т=m 2e5h-4 ~


PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com