к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Двухуровневая система

Двухуровневая система - простейшая кван-товомеханич. система, имеющая только два энергетич. уровня. Представление о Д. с. играет в совр. теории резонансного взаимодействия эл--магн. излучения с веществом такую же роль, как и представление об осцилляторе в классич. теории излучения и поглощения эл--магн. волн

Во многих случаях Д. с. является хорошей моделью реальных квантовых объектов (атомов, молекул и т. д.). Такая модель адекватна при выполнении след. условий. 1) Спектр квантовой системы существенно неэквидистантен, и лишь для одной пары уровней а и b (частота перехода -1119929-277.jpg) выполняется условие резонанса с эл -магн. излучением частоты 1119929-278.jpg (рис. 1), т е.

1119929-279.jpg

2) Переходами на др. уровни системы можно пренебречь.

Для мн задач квантовой электроники, нелинейной оптики и лазерной спектроскопии достаточно корректным оказывается представление вещества в виде набора Д. с., распределённых с объёмной плотностью N и независимо друг от друга взаимодействующих с окружением (термостатом) и внеш. полями. Для описания временной эволюции таких Д. с. используется аппарат матрицы плотности 1119929-280.jpg, позволяющий корректно учесть как действие полей, так и релаксац. процессы, обусловленные взаимодействием Д. с. с термостатом. В простейшем случае, когда релаксация имеет марковский характер (см. Марковские случайные процессы)и не зависит от приложенного резонансного поля, ур-ние для матрицы плотности 1119929-281.jpg Д. с., усреднённой по состояниям термостата, имеет вид:

1119929-282.jpg

Здесь использовано условие нормировки для матрицы плотности Д. с. 1119929-283.jpg . Разность диагональных элементов 1119929-284.jpg определяет разность населённостей уровнен а и ft. Время T1 характеризует скорость релаксации населённостей к их значениям1119929-285.jpg в отсутствие внеш. поля и определяется неупругими процессами, вызывающими переходы между уровнями (спонтанное испускание, неупругие столкновения). Недиагональные элементы 1119929-286.jpgзависят от фазовых соотношений между состояниями (соответствующими уровням а и b), и в их релаксацию (время Т2) кроме неупругих дают вклад упругие процессы, сбивающие фазы состояний. Если релаксация обусловлена только неупругими процессами (разреженные газы, низкие температуры), то T2 = 2Т1. В плотных газах и конденсированных средах в оптич. диапазоне обычно Т21119929-287.jpgT1. Коэффициенты Vba, Vab, в (2) - матричные элементы гамильтониана взаимодействия 1119929-288.jpg Д. с. с внеш. квазимонохроматич. полем 1119929-289.jpg; обычно в оптич. диапазоне используется электрич. дипольное приближение:1119929-290.jpg1119929-291.jpg (1119929-292.jpg-электрич. дипольный момент). Тогда

1119929-293.jpg

где dba - проекция матричного элемента дипольного момента на направление поляризации электрич. поля, A (t) - медленно меняющаяся амплитуда поля.

1119929-294.jpg

Матрица плотности 1119929-295.jpg определяет отклик вещества (электрич. и магн. поляризацию, плотность тока и т. п.) на действующее излучение. Напр., электрич. поляризация для набора одинаковых Д. с. даётся выражением

1119929-296.jpg

Если имеется различие Д. с. по к--л. параметру, то в (4) необходимо выполнить суммирование по вкладам в поляризацию частиц всех сортов.

Ур-ния (2) можно привести к виду, аналогичному Блоха уравнениям для частиц со спином 1119929-297.jpg в магн. поле (см. Радиоспектроскопия, Ядерный магнитный резонанс). Эволюция Д. с. при этом описывается ур-нием для т. н. вектора Блоха 1119929-298.jpg в нек-ром модельном пространстве (векторная или гироскопич. модель Д. с.). "Поперечные" компоненты вектора Блоха и и v связаны с матрицей плотности Д. с. соотношением 1119929-299.jpg и определяют соответственно показатель преломления и коэф. поглощения (усиления) резонансной среды. Время их затухания T2 определяет однородную полуширину линии поглощения (усиления) 1119929-300.jpg и по аналогии со спиновыми системами наз. временем поперечной релаксации. "Продольная" компонента вектора Блоха 1119929-301.jpg , т. е. разность населённостей, затухает со временем продольной релаксации T1.

В квазистационарном случае, когда характерное время изменения амплитуды поля 1119929-302.jpg , Т2, решение для разности населённостей имеет вид:

1119929-303.jpg

где 1119929-304.jpg. Отсюда видно, что с увеличением амплитуды поля происходит выравнивание населённостей уровней, т. е. имеет место т. н. насыщения эффект .Величина G наз. параметром насыщения.

-

1119929-305.jpg

Рис. 2. Колебания разности населённостей w и "активной" составляющей вектора Блоха v (соответствующей коэффициенту поглощения) в поле прямоугольного импульса 1119929-306.jpg , T2. 1 - для 1119929-307.jpg = 0; 2-для 1119929-308.jpg.

В поле коротких импульсов (1119929-309.jpgТ1, T2) прямоугольной формы

1119929-310.jpg

поведение разности населённостей имеет колебательный характер:

1119929-311.jpg

Соответствующие колебания с частотой 1119929-312.jpg испытывают при этом поглощение и преломление резонансной среды (рис. 2). В векторной модели это соответствует прецессии вектора Блоха с постоянной длиной вокруг направления 1119929-313.jpg1119929-314.jpg (рис. 3). Частота колебаний в точном резонансе1119929-315.jpg 1119929-316.jpg называется частотой Раби.

Колебания разности населённостей двухуровневого атома под действием резонансного поля называется нутацией (см. Оптическая нутация).

Особенности поведения Д. с. в сильном резонансном эл--магн. поле обусловливают целый ряд резонансных нелинейных эффектов, таких, как затухание свободной поляризации ,оптическая нутация, p- импульс, самоиндуцированная прозрачность, фотонное эхо.

В случае, когда взаимным влиянием двухуровневых атомов нельзя пренебречь, использование ур-ний (2) некорректно и необходимо рассматривать ансамбль Д. с. в целом.

Литература по двухуровневым системам

  1. Апанасевич П. А., Основы теории взаимодействия света с веществом, Минск, 1977:
  2. Аллен Л., Эберли Дж., Оптический резонанс и двухуровневые атомы, пер. с англ., M., 1978;
  3. Нелинейная спектроскопия, под ред. H. Бломбергена, пер. с англ., M., 1979;
  4. Шумейкер Р., Когерентная инфракрасная спектроскопия нестационарных процессов, в кн.: Лазерная и когерентная спектроскопия, пер. с англ., M., 1982.

К. H. Драбович

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 14.10.2019 - 19:26: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
14.10.2019 - 03:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 18:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 08:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 08:03: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биохимия мозга от проф. С.В. Савельева и не только - Карим_Хайдаров.
12.10.2019 - 07:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Константина Сёмина - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 08:59: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 06:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 03:57: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 03:33: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
11.10.2019 - 03:22: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Глобальное потепление - миф или... миф? - Карим_Хайдаров.
09.10.2019 - 19:01: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution