Эффект насыщения - выравнивание населённо-стей двух уровней энергии квантовой системы (молекулы, атома) под действием резонансного
эл--магн. излучения. При увеличении интенсивности падающего излучения возрастает
вероятность индуциров. квантовых переходов с верх. уровня на нижний (вынужденное
испускание) и обратно (поглощение), что приводит к выравниванию населённости
этих уровней. Степень насыщения определяется соотношением скоростей индуциров.
переходов и релаксац. процессов, ответственных за установлЕние равновесного
распределения населён-ностей по уровням.
Если на среду, представляющую собой набор одинаковых
двухуровневых систем с собств. частотами w21,
падает монохроматич. эл--магн. волна с частотой w и интенсивностью I,
то разность населённостей ниж. и верх. уровней DN
=N1- N2 описывается выражением
где DN0-
разность населённостей в отсутствие падающего излучения, g - однородная
полуширина спектральной линии, IH - т. н. насыщающая
интенсивность. В точном резонансе (w =w21) при I
= Iн разность населённостей уменьшается вдвое: DN
= 0,5 DN0.
При очень больших интенсивностях падающего излучения (I/IH
)скорость индуциров. переходов намного превышает скорость релаксац. процессов,
н населённости уровней выравниваются (DN
0).
Значение насыщающей интенсивности IH
определяется типом перехода, его однородной шириной и временем релаксации населённостей
T1. Для эл--дипольных
переходов
(d21 - матричный элемент ди-польного момента) и может составлять
величины от долей Вт/см2 до сотен
кВт/см2 и более.
H. э. играет важную роль при резонансном взаимодействии
эл--магн. излучения с веществом. Так, в поглощающих средах (DN0
> 0) он приводит к уменьшению коэф. поглощения (см. Просветления эффект). При сильном насыщении (DN 0) поглощаемая веществом мощность перестаёт зависеть от интенсивности поля,
т. е. переход насыщается. Аналогично, в усиливающей среде с инверсной населённостью
DN0
< 0 H. э. вызывает уменьшение коэф. усиления. Наряду с этим уменьшается абс.
величина резонансной добавки к показателю преломления, т. е. H. э. обусловливает
зависимость показателя преломления от интенсивности
падающего поля и, т. о., является одной из причин резонансного самовоздействия
волн.
Степень насыщения, как видно из (*), убывает
с увеличением отстройки частоты излучения от резонанса. Это приводит к деформации
спектральных линий. В случае однородного уширения линия поглощения падающего
излучения сохраняет лоренцову форму, однако её ширина увеличивается в
раз. Этот эффект паз. полевым уширением или уширением вследствие насыщения.
H. э. играет определяющую роль в квантовой
электронике. Он стабилизирует амплитуду колебаний в лазерах и мазерах, ограничивает сверху динамич. диапазон квантовых усилителей. В ряде случаев
H. э. применяется для стабилизации частоты генерации лазеров, для модуляции
их добротности и т. д.
H. э. широко используется в нелинейной спектроскопии,
в частности он является физ. основой т. н. спектроскопии насыщения, позволяющей
изучать с высоким разрешением структуру неоднородно уширенных спектральных линий
и полос.
H. э. может иметь место также p в случае
многофотонных переходов между квантовыми уровнями. Для этого, однако, требуются
существенно более высокие интенсивности падающего излучения (см. Многофотонные
процессы).
К. H. Драбович
Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
![]() |