Основы лазерной спектроскопии - Стенхольм С.
Скачать (прямая ссылка):
Однако качественную модель, сводящую влияние конечности времени взаимодействия с полем к экспоненциальному распаду, 74
ГЛАВА 1.
построить легко. Для этого надо предположить, что частицы мгновенно вводятся в область взаимодействия, где и живут конечное случайное время и мгновенно изымаются. Это пуассонов-ский процесс: вероятность выживания в области взаимодействия определяется экспоненциальной зависимостью от времени (°сехр(—7?))• Среднее время взаимодействия дает оценку на '.
Скорость переходов определяется несколькими параметрами: скоростями распадов y;j, величиной взаимодействия IiifEZh, отстройками сCjj- — Q. Если все они существенно превосходят обратное время взаимодействия с полем, можно говорить о длительном воздействии излучения. При этом мы можем ожидать, что экспоненциальное затухание достаточно хорошо описывает конечность времени. 7_|. Если обратное время взаимодействия не мало (по сравнению с перечисленными выше параметрами), то стационарное описание совершенно неприемлемо, и возникают когерентные переходные процессы. При этом подход к задаче должен с самого начала включать в рассмотрение зависимость от времени (см. [4]).
Даже в пределе большого времени взаимодействия от экспоненциального приближения большой точности ждать нельзя. Конечно, при выборе одного параметра для описания функциональной зависимости взаимодействия экспоненциальное приближение может оказаться лучше других. Во многих случаях результаты при этом дают вполне удовлетворительную качественную оценку. Но надо всегда помнить, что такой подход может оказаться совершенно неприемлемым в некоторых условиях, когда нельзя пренебречь когерентными эффектами.
1.11. КОММЕНТАРИИ И ЛИТЕРАТУРА
Мы предполагаем, что читатель знаком с основами квантовой механики и классической электродинамики. Есть много прекрасных учебников по квантовой теории, из них легко выбрать лучший для себя. Книга Джексона [70] может быть полезна при изучении электродинамики. В ней гл. 8 содержит теорию волноводов, а в гл. 9 рассматривается теория излучения. Простой подход к описанию оптических резонаторов и волноводов предложен Яривом [148]. В этой же книге обсуждается оптическое детектирование и другие вопросы лазерной физики. •ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
75
Мы очень кратко рассмотрели вопросы, связанные с матрицей плотности. Она впервые была введена Ландау [87] и Нейманом [102]. Прекрасное изложение содержится в книге Толмана [138]. Полезны обзорные статьи: очень подробно рассмотрены все детали в статье Фано [48] и в статье тер Xaapa [58], более близкой к физическим приложениям. Хорошо изложено приложение матрицы плотности для описания магнитного резонанса в гл. 5 книги Сликтера [128]. Книга Абрагама [1] посвящена ЯМР; здесь, в частности, разбираются проявления различных релаксационных процессов.
Будучи опробированы в спектроскопии резонансных систем, методы матрицы плотности стали естественным инструментом и в лазерной спектроскопии. Лэмб и соавт. [85, 86, 145] рассмотрели влияние движения атомов на оптические явления. Влияние сбоя фазы при столкновениях на спектр было впервые исследовано Вайскопфом [141, 142], в дальнейшем теория развита Андерсоном [7]. Из-за большого числа работ, появившихся в этой области еще позднее, мы не можем даже назвать их. Выделим лишь обзоры Бермана [18, 19] по столкновительным эффектам в лазерной спектроскопии. С точки зрения теории, второй из них гораздо более обоснован.
Обсуждение случайного шума и его влияния на физические системы не прекращается в течение всего века. Широко цитируемой является работа Вэкса [140], в которой содержится и вся используемая нами информация. Более современные работы легко могут быть найдены в изданиях последних лет.
Быстро увеличивается число работ по теории измерений в квантовой механике. К сожалению, их практическое приложение невелико. Пример с котом Шредингера содержится в серии его статей [132], представляющих основные положения квантовой механики. Эти статьи интересны и сегодняшним читателям, хотя они суммируют успехи и проблемы по состоянию на 1935 г.
Подсистемы, эволюционирующие в разных временных шкалах, можно рассматривать как объекты иерархических структур. Широкие возможности для приложений теории находятся здесь в химии, биологии и даже социологии. Скоростные уравнения для заселенностей квантовых состояний впервые получил Паули [104]. Позднее на этой основе Янкель [71] развил формальный 76
ГЛАВА 1.
метод с широкими возможностями для последовательных приложений.
Рассмотрение доплеровского сдвига в задачах лазерной физики было предпринято Лзмбом [85] и позднее многими авторами, например Сарджентом [118] и Летоховым и Чеботаевым [91]. Хороший обзор применения лазеров в нелинейной спектроскопии атомов и молекул содержится в книге Левенсона [93]. Нестационарные явления, в частности распространение излучения в нелинейной среде, рассмотрены в книге Аллена и Эберли [4]. ГЛАВА 2
ВОЗДЕЙСТВИЕ СИЛЬНОГО ПОЛЯ НА ВЕЩЕСТВО
2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИНДУЦИРУЕМЫХ СВЕТОМ ЭФФЕКТАХ В АТОМНОЙ СРЕДЕ
