Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
X
яа* / пп' \/ ZtR0о Ф-ция Jr для п — 100 приводится в табл. 3.
Табл. 3.
1,6 3,2 20 100
1 0,9 2,75 3,8
2 0,9 1,3 . 2,05 2,6
3 0,9 1,2 1,64 2,0
Переходы между Р. с. при столкновениях с электронами являются оси. причиной дополнительного (помимо доплеровского) неупругого уширения рекомбинационных радиолиний, наблюдаемых от ряда астрофиз. объектов (планетарных туманностей, межзвёздной среды, зон HII и т. д.).
В столкновит. переходах между Р. с. с одинаковым, п осн. роль, как правило, играют ионы. Наиб, велики сечения ДЛЯ переходов между соседними уровнями:
(J —> I ± 1), обусловленные дипольным взаимодействием. Они на порядок и более превосходят геом. сечение (Tialni).
Взаимодействие атомов в ридбедговском состоянии с нейтральными атомами. Если п достаточно велико, то сечение процесса взаимодействия атомов в Р. с. с нейтральными атомами выражается через амилитуду рассеяния свободного электрона на нейтральном атоме и амплитуду рассеяния атома на положительно заряженном атомном остатке. Напр., в результате взаимодействия с нейтральными атомами Р. с. испытывают уширенйе у и сдвиг А, пропорциональные концентрации возмущающих частиц N:
y=K,N, A—K&N;
коэф. Ky, Kl выражаются через амплитуду упругого рассеяния электрона на атоме и параметры взаимодействия нейтрального атома с атомным остатком t3] и для достаточно больших п стремятся к константам; в промежуточной области их поведение может быть весьма сложным и зависит от конкретного вида возмущающих частиц. Для атомов Cs в Р. с., возмущаемых, напр., атомами Ar1 асимптотич. :щачения.
Ky = 5*10-ао см_1-см8, Ka = 30-10-20 CM-1CM3; если возмущающими атомами являются атомы Cs, то Ka 353“
РИДБЕРГОВСКИЕ
увеличивается в 20 раз, a K- — иа 2 порядка. Асимп-тотич. значений коэф. K7 и лд достигают при взаимодействии с атомами инертных газов при гс ^ 20, а при взаимодействии с атомами щелочных металлов при n ^ 50. Поведение сечеиий др. процессов взаимодействия атомов в Р. с. с нейтральными атомамн (перемешивание состояний по I, дезориентация и др.) качественно аналогично поведению сечений уширения.
Лабораторные эксперименты. Р. с. в лаб. условиях создаются чаще всего возбуждением атома из осн. состояния одним или неск. световыми пучками большой интенсивности (по крайней мере на первом этапе возбуждения —иакачке). Для иакачки обычно используется Na-лазер или вторая (третья) гармоника лазера иа неодимовом стекле. Чтобы получать Р. с. с заданными квантовыми числами гс, I, т, на втором этапе атомную систему возбуждают излучением мощных перестраиваемых лазеров на красителях.
Для регистрации Р. с. нанб. распространение получили флуоресцентный метод и метод ионизации электрич. полем. Флуоресцентный метод основан на анализе каскадного испускания света при переходах атома из Р. с. Этот метод обладает селективностью, однако интенсивность регистрируемого излучения в видимой области в этом случае мала. Флуоресцентный метод используют, как правило, для исследования Р. с. с п < 20.
В методе ионизации электрич. полем регистрируются электроны, освобождающиеся в результате ионизации атома в Р. с. ври воздействии на него электрнч. поля. В этом случае селективность обеспечивается чрезвычайно резкой зависимостью вероятности ноннзации от квантовых чисел пит. Чаще всего этот метод используется в режиме с временным разрешением: после импульсного возбуждения Р. с. подаётся пилообразный импульс электрнч. поля. Каждое Р. с. в разрешённом по времени нончзац. сигнале даёт пик через строго определённое время от момента включения поля. Метод отличается простотой, высокой чувствительностью и в отличне от флуоресцентного метода особенно эффективен при исследовании Р. с. с большими п, когда для ионизации не требуется высоких напряжений электрич. полей.
Спектры атомов и ионов в Р. с. исследуются разл. методами. С помощью обычных многомодовых лазеров достигается спектральное разрешение порядка допле-ровской ширины уровня, что позволяет исследовать Р. с. с п ^ 50. Если требуется более высокое разрешение, то используют метод скрещенных атомно-лазерных пучков, дающнй разрешение в несколько Мгц, или методы нелинейной лазерной спектроскопии. Напр., методом двухфотониой спектроскопии был подучен спектр с разрешением порядка Кгц. В тех слу-чдях, когда интерей представляют интервалы между соседними Р. с., более удобны методы радиоспектроскопии, квантовых биений н пересечения уровней (см. Интерференция состояний) [2]. Вместо настройки частоты излучения иа частоту перехода между Р. с., иа заданную внеш. полем частоту можно настраивать сами Р. с. В этом случае Р. с. позволяют усиливать слабый иикроволновый сигнал. Этим методом получена чувствительность ~10~17 Вт-Гц в миллиметровом диапазоне; есть основания ожидать повышение чувствительности ещё на 2 порядка.
Особый интерес представляют эксперименты с атомамн в Р. с. в резонаторах. Для п ~ 30 переходы между Р. с. лежат в миллиметровом диапазоне, для к-рого существуют резонаторы с очень высокой добротностью. В то же время влияние электрнч. поля на атомы в Р. с. более значительно, чем, иапр., для молекулярных вращат. уровней энергии, поэтому с помощью Р. с. впервые удалось продемонстрировать ряд эффектов ивантовой электродинамики, предсказанных в 50— м. 60-е гг.: подавление спонтанного радиац. перехода в ре-аоиаторе, нутацию Раби — взаимодействие с полем
