Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 131 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

äðóãèìè êâàçè÷àñòèöàìè, íàïðèìåð, ñ ôîíîíàìè, è áûñòðî
âûõîäÿò èç ðåçîíàíñà ñ íà÷àëüíûì îäíîýëåêòðîííûì ñîñòîÿ
-
íèåì. Íèæå ìû ðàññìîòðèì ïðîöåññ ðåëàêñàöèè ê îñíîâíîìó
ñîñòîÿíèþ áîëåå ïîäðîáíî, â ÷àñòíîñòè, íà ïðèìåðå ñèñòåì, â
êîòîðûõ âîçìîæíî äðîáëåíèå ýíåðãèè íà ìàëûå ïîðöèè — èñ
-
ïóñêàíèå ôîíîíîâ.
Çäåñü áûë ðàññìîòðåí òîëüêî ïðîöåññ óøèðåíèÿ ãëóáî
-
êèõ ñîñòîÿíèé â òâåðäîì òåëå çà ñ÷åò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïðî
-
äîëüíûì ïîëåì. Âçàèìîäåéñòâèå ñ ïîïåðå÷íûì ýëåêòðîìàã
-
íèòíûì ïîëåì òàêæå ïðèâîäèò ê óøèðåíèþ ëèíèè — çà ñ÷åò
êîíå÷íîé âåðîÿòíîñòè èñïóñêàíèÿ ïîïåðå÷íîãî ôîòîíà. Òåì
ñàìûì øèðèíà ëèíèè
G
a
ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñóììîé âêëàäîâ ðàç
-
ëè÷íûõ ïðîöåññîâ:
GG G
aa a
=+
Aug rad
. Ðàäèàöèîííàÿ øèðèíà
G
a
rad
ñèëüíî çàâèñèò îò ÷àñòîòû èñïóñêàåìîãî ôîòîíà:
G
a
t
w
rad
==
-
h
r
fi
c
1
3
2
3
2
2
3
d
.
(ìû èñïîëüçîâàëè èçâåñòíóþ ôîðìóëó äëÿ ðàäèàöèîííîãî
âðåìåíè æèçíè äëÿ äâóõóðîâíåâîé ñèñòåìû; ýòà ôîðìóëà áó-
äåò òàêæå ïîëó÷åíà â ÷åòâåðòîé ÷àñòè). Äëÿ áîëüøèíñòâà íå
î÷åíü ãëóáîêèõ ñîñòîÿíèé (òî åñòü çà èñêëþ÷åíèåì
K
-ñîñòîÿ-
íèé àòîìîâ ñ çàðÿäîì
Z > 40
) ðàäèàöèîííîå óøèðåíèå ìàëî ïî
ñðàâíåíèþ ñ Îæå-óøèðåíèåì, è òîëüêî äëÿ òÿæåëûõ ýëåìåí-
òîâ ñ óâåëè÷åíèåì ðàçíîñòè ýíåðãèé ìåæäó óðîâíÿìè (è òåì
ñàìûì ñ ðîñòîì
w
) âåðîÿòíîñòü èçëó÷àòåëüíûõ ïðîöåññîâ ñòà
-
íîâèòñÿ çíà÷èòåëüíîé.
7.3 Ýôôåêò Ôàíî
 ðàññìîòðåííîì âûøå ýôôåêòå Îæå íå ó÷èòûâàëîñü
ïðÿìîå âçàèìîäåéñòâèå ñâåòà ñ êîíêóðèðóþùèì ïðîöåññîì,
ïîñêîëüêó ïîãëîùåíèå ñ îäíîâðåìåííûì âîçáóæäåíèåì äâóõ
ýëåêòðîíîâ èìååò î÷åíü ìàëóþ âåðîÿòíîñòü. Íî åñëè ñõåìó,
ïîêàçàííóþ íà ðèñ. 21, íåìíîãî èçìåíèòü, íàïðèìåð, ðàññìàò
-
ðèâàòü ñîñòîÿíèÿ
c
3
è
a
êàê ñîîòâåòñòâóþùèå îäíîìó è òîìó
æå óðîâíþ, òî â ðåçóëüòàòå Îæå-ïðîöåññà âîçíèêàåò ñîñòîÿ
-
íèå íå ñ äâóìÿ, à òîëüêî ñ îäíèì âîçáóæäåííûì ýëåêòðîíîì.
Òàêîå ñîñòîÿíèå ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî è ïðÿìûì âîçáóæäåíè
-
åì ýëåêòðîíà ñ óðîâíÿ
c
2
, ÷òî ïðèâîäèò ê êîíêóðåíöèè äâóõ
ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ ïîãëîùåíèÿ ñâåòà. Îäèí èç ýòèõ ïðî
-
öåññîâ (ïåðåõîä ñ óðîâíÿ
c
1
íà óðîâåíü
a
) ÿâëÿåòñÿ
130
äðóãèìè êâàçè÷àñòèöàìè, íàïðèìåð, ñ ôîíîíàìè, è áûñòðî
âûõîäÿò èç ðåçîíàíñà ñ íà÷àëüíûì îäíîýëåêòðîííûì ñîñòîÿ-
íèåì. Íèæå ìû ðàññìîòðèì ïðîöåññ ðåëàêñàöèè ê îñíîâíîìó
ñîñòîÿíèþ áîëåå ïîäðîáíî, â ÷àñòíîñòè, íà ïðèìåðå ñèñòåì, â
êîòîðûõ âîçìîæíî äðîáëåíèå ýíåðãèè íà ìàëûå ïîðöèè — èñ-
ïóñêàíèå ôîíîíîâ.
     Çäåñü áûë ðàññìîòðåí òîëüêî ïðîöåññ óøèðåíèÿ ãëóáî-
êèõ ñîñòîÿíèé â òâåðäîì òåëå çà ñ÷åò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïðî-
äîëüíûì ïîëåì. Âçàèìîäåéñòâèå ñ ïîïåðå÷íûì ýëåêòðîìàã-
íèòíûì ïîëåì òàêæå ïðèâîäèò ê óøèðåíèþ ëèíèè — çà ñ÷åò
êîíå÷íîé âåðîÿòíîñòè èñïóñêàíèÿ ïîïåðå÷íîãî ôîòîíà. Òåì
ñàìûì øèðèíà ëèíèè Ga ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñóììîé âêëàäîâ ðàç-
ëè÷íûõ ïðîöåññîâ: Ga = GaAug + Garad . Ðàäèàöèîííàÿ øèðèíà
Garad ñèëüíî çàâèñèò îò ÷àñòîòû èñïóñêàåìîãî ôîòîíà:
                                          2
                               2w3 d fi
      Garad   =   htr-1   2=                  .
                                  3c 3
(ìû èñïîëüçîâàëè èçâåñòíóþ ôîðìóëó äëÿ ðàäèàöèîííîãî
âðåìåíè æèçíè äëÿ äâóõóðîâíåâîé ñèñòåìû; ýòà ôîðìóëà áó-
äåò òàêæå ïîëó÷åíà â ÷åòâåðòîé ÷àñòè). Äëÿ áîëüøèíñòâà íå
î÷åíü ãëóáîêèõ ñîñòîÿíèé (òî åñòü çà èñêëþ÷åíèåì K-ñîñòîÿ-
íèé àòîìîâ ñ çàðÿäîì Z > 40) ðàäèàöèîííîå óøèðåíèå ìàëî ïî
ñðàâíåíèþ ñ Îæå-óøèðåíèåì, è òîëüêî äëÿ òÿæåëûõ ýëåìåí-
òîâ ñ óâåëè÷åíèåì ðàçíîñòè ýíåðãèé ìåæäó óðîâíÿìè (è òåì
ñàìûì ñ ðîñòîì w) âåðîÿòíîñòü èçëó÷àòåëüíûõ ïðîöåññîâ ñòà-
íîâèòñÿ çíà÷èòåëüíîé.

7.3    Ýôôåêò Ôàíî
     ðàññìîòðåííîì âûøå ýôôåêòå Îæå íå ó÷èòûâàëîñü
ïðÿìîå âçàèìîäåéñòâèå ñâåòà ñ êîíêóðèðóþùèì ïðîöåññîì,
ïîñêîëüêó ïîãëîùåíèå ñ îäíîâðåìåííûì âîçáóæäåíèåì äâóõ
ýëåêòðîíîâ èìååò î÷åíü ìàëóþ âåðîÿòíîñòü. Íî åñëè ñõåìó,
ïîêàçàííóþ íà ðèñ. 21, íåìíîãî èçìåíèòü, íàïðèìåð, ðàññìàò-
ðèâàòü ñîñòîÿíèÿ c3 è a êàê ñîîòâåòñòâóþùèå îäíîìó è òîìó
æå óðîâíþ, òî â ðåçóëüòàòå Îæå-ïðîöåññà âîçíèêàåò ñîñòîÿ-
íèå íå ñ äâóìÿ, à òîëüêî ñ îäíèì âîçáóæäåííûì ýëåêòðîíîì.
Òàêîå ñîñòîÿíèå ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî è ïðÿìûì âîçáóæäåíè-
åì ýëåêòðîíà ñ óðîâíÿ c2 , ÷òî ïðèâîäèò ê êîíêóðåíöèè äâóõ
ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ ïîãëîùåíèÿ ñâåòà. Îäèí èç ýòèõ ïðî-
öåññîâ (ïåðåõîä ñ óðîâíÿ c1 íà óðîâåíü a) ÿâëÿåòñÿ
                                              130

Страницы