Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Стенхольм С. -> "Основы лазерной спектроскопии" -> 50

Основы лазерной спектроскопии - Стенхольм С.

Стенхольм С. Основы лазерной спектроскопии — М.: Мир, 1987. — 312 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovilazernoy1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 87 >> Следующая


D\ = (Y2I - 'Aw2)"1

Du = [y2i + '(Aco1 + A?)]"1 (4.19)

Тогда непосредственно получаем

(Pii - Pu) = [1 + Щ\{DX + D11XD1 + D2)]-1

X [-/C2(Z)1 + D2Jft1 - O1O2D1(I)1 + D2) Ди]. (4.20)

Сильное поле создает и разность заселенностей (ж An), и индуцированный диполь (ос р 21). Как видно из (4.20), обе эти величины определяют значение pt2 -P11. Для упрощения выражения (4.20) определим P21 через An из (4.6). Тогда

(Рп - Pu) = -«1«2(^>1 + D2)iD12 + D1) АпН-\ (4.21) где введены обозначения

Я = 1 + ClKD1 + D11^D1 + D2)> (4.22а)

dM = (Yi2 + iA«i)_I. (4-226)

Подставляя последнее выражение для р%2 — р1Х в (4.15), находим скорость поглощения

W2 = Ca2(Imp112) = CelY12/-г^а " /*>*))• (4-23)

\ Yi2 + Aco2 /

В этой формуле член, содержащий единицу, дает некогерентный вклад, обсуждавшийся нами выше, член с ReS возникает из-за когерентных эффектов. Определив функцию F (и) выражением

D1(V)+ D2(V) = -^-T, (4.24) 182 ГЛАВА 1.

где

2 \ Yi -Y2

мы можем записать В =

Y"1 =4(1+ -Ч (4-25)

Y21 + і(ш„ -Q1- /с,1') 1 , 1
Y21 + ((oj0 -Q1- kxv) у21 - і(ь)0 -Q2- k2v)
2 F(o) + /Y12 1 1
Y21 - /(u„ ~~ й, - к2v) Y21 + i(un - 2Й, + Q2 -(2^1 - k2)v)

(4.26)

Такую зависимость от скорости трудно интерпретировать физически из-за весьма громоздкого вида (4.26). Однако некоторые особенности можно выявить. Функция F(v) дает резонансный вклад при

A? = ?2 - O1 + v(k2 - кг) = 0. (4.27)

Для совпадающих частот этот резонанс всегда проявляется при D = O независимо от других параметров. Последний член в знаменателе определяет другую резонансную особенность контура. При Q1 = fi, = U и кх = —кі = к резонанс существует для скоростей

W0 — ?

ЗА:

(4.28)

т. е. выжигание провала происходит для скоростей в 3 раза меньших, чем те, что определяют основной провал Беннета. Это типично когерентное явление. Более точный расчет показывает, что аналогичные резонансы высшего порядка существуют при всех скоростях

fajO - Я (21 + 1)к

(4.29)

Происхождение этих особенностей можно понять при рассмотрении решения в виде цепных дробей (разд. 2.7). Любая из последовательных подходящих дробей имеет в знаменателе особенность (при скорости U1), которая получила название мультидо-плеронного резонанса (см. также разд. 2.8). НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ ЛАЗЕРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

183

4.2в. КОММЕНТАРИИ И ЛИТЕРАТУРА

Лазеры быстро нашли широкое применение в спектроскопии. Общий обзор многих приложений можно найти в книге Корни [38]. Как только было установлено, что выжигание провала может быть использовано не только для внутрирезонаторной спектроскопии [12, 90], этот метод стал широкораспространенным. Многие приложения рассмотрены в работах Летохова [124] и Летохова и Чеботаева [91]. Детальное теоретическое исследование отклика слабого поля было предпринято в работах [15, 16, 65]. Когда появились перестраиваемые лазеры, спектроскопия насыщения поглощения стала использоваться во многих областях атомной и молекулярной физики. Например, в работе Хэн-ша [63] с большой точностью измерены значения ридберговской постоянной и лэмбовского сдвига. Это было первым примером измерения сдвига, предсказываемого квантовой электродинамикой, с помощью одного лишь оптического излучения. Использовать зависимость поляризации от интенсивности излучения для зондирования формы линии внутри доплеровского контура предложили Виман и Хэнш [144], дальнейшее развитие этого подхода представили Дабкевич и др. [39].

Исследования по спектроскопии насыщения для атомов с ненулевыми скоростями были инициированы работами Явана [73] и его сотрудников [98]. Они использовали этот метод для исследования столкновительных эффектов.

Позднее возникли и многие новые приложения нелинейной лазерной спектроскопии. Обсуждение их теоретических основ проведено Сарджентом [117], а обзор экспериментальных исследований Левенсоном [93].

4.3. ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА

4.3а. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

До сих пор мы ограничивались рассмотрением взаимодействия лишь двухуровневых систем с электромагнитным полем. Конечно, реальный спектр атома состоит из гораздо большего числа уровней. При попытке взяться за аналитическое решение общей задачи, мы неизбежно оказались бы в алгебраическом тупике. 184

ГЛАВА 1.

Следующая по сложности — трехуровневая модельная система, результаты для которой еще можно интерпретировать, основываясь на интуитивном понимании физических процессов. Хорошая монохроматичность лазерного поля позволяет выделить из всего множества атомных или молекулярных уровней те, которые участвуют в процессе возбуждения, т. е. удовлетворяют условию резонанса.

Рассмотрим схему уровней, изображенную на рис. 4.4. Нижняя пара состояний 11> и 12) образует двухуровневую систему, на которую воздействует бегущая волна

Соответствующий дипольный момент перехода — /х12. Уровень 2 связан в свою очередь с самым высоким уровнем 3 за счет поля

Sx(z, t) = f^cos^f + kxz).

(4.30)

«f2(z, t) = ?2cos(?2f + Ar2Z)

(4.31)

з

2



РИС. 4.4. Трехуровневая система. Сильное поле E1 вызывает переходы II) — 12), а слабое поле E2 зондирует изменение состояния нижней двухуровневой системы. НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ ЛАЗЕРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 87 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed