МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ


МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

       
процессы вз-ствия эл.-магн. излучения с в-вом, при к-рых в одном элем. акте одновременно происходит поглощение или испускание (или то и другое) неск. фотонов. Разность энергий поглощенных и испущенных фотонов равна энергии, приобретаемой (или теряемой) ч-цами в-ва (атомами и молекулами). В этом случае происходит многофотонный переход ч-ц между квант. состояниями. М. п. проявляются в достаточно сильных световых полях, поэтому их широкое исследование началось после создания лазеров.
МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ1
Рис. 1. Квант. схемы двухфотонных процессов: а — комбинац. рассеяние; б — двухфотонное поглощение; в — двухфотонное испускание.
Простейшими М. п. явл. двухфотонные. В элем. акте комбинационного рассеяния ч-ца одновременно поглощает фотон с энергией ћw1 и испускает фотон другой энергии ћw2 (рис. 1,а). Рассеивающая ч-ца при этом переходит из состояния с энергией ?1 на уровень ?2; изменение энергии ч-цы равно разности энергий поглощённого и испущенного фотонов ћw1-ћw2. При д в у х ф о т о н н о м п о г л о щ е н и и (рис. 1, б) ч-ца приобретает энергию ?2-?1, равную сумме энергий двух поглощённых фотонов ћw1+ћw2, происходит т. н. д в у х ф о т о н н о е в о з б у ж д е н и е вещества. В случае же двухфотонного испускания (рис. 1, в) ч-ца, находившаяся первоначально в возбуждённом состоянии ?2, переходит на более низкий уровень ?1 с одноврем. излучением двух фотонов: ћw1+ћw2=?2-?1. Аналогичные процессы возможны и с участием трёх и большего числа фотонов (рис. 2, а, б). Примерами М. п. явл. также м н о г о ф о т о н н а я и о н и з а ц и я и м н о г о ф о т о н н ы й ф о т о э ф ф е к т.
МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ2
Рис. 2. а, б — схемы трёхфотонного (гиперкомбинационного) рассеяния света; в — процесс четырёхфотонной ионизации.
В первом случае в результате одноврем. поглощения неск. фотонов происходит отрыв эл-нов от атома или молекулы (рис. 2, в). Во втором случае одноврем. поглощение неск. фотонов приводит к вырыванию эл-на из в-ва.
Каждый фотон, возникающий при М. п., может испускаться либо самопроизвольно (спонтанно), либо под действием внеш. излучения с той же частотой (вынужденное испускание). Вероятность m-фотонного процесса Wm, в к-ром происходит поглощение и вынужденное испускание фотонов с энергиями ћw1, ћw2, ... ћwm, равна Wm=Amn1n2... nm, где n1, n2, . . ., nm— плотности числа фотонов с соответствующей энергией, т. е. вероятность Wm пропорц. произведению интенсивностей падающего излучения на частотах w1, w2, ..., wm. Константа Am зависит от структуры в-ва, типа М. п. и от частоты падающего излучения. Если, напр., одна из частот возбуждающего излучения близка к частоте промежуточного перехода в атоме, то величина Am резонансным образом возрастает. Так, при двухфотонных процессах это имеет место, если ћw1»?3-?1.
Отношение вероятности М. п. с участием т фотонов к вероятности М. п. с участием (m-1) фотонов Wm-1 при отсутствии промежуточных резонансов по порядку величины равно (Е/Еат)2 , где Е — амплитуда напряжённости электрич. поля излучения, Еат — ср. напряжённость внутриатомного электрич. поля (Еат=109 В/см). Для нелазерных источников излучения (E<-Eат) с увеличением числа фотонов, участвующих в элем. акте, вероятность М. п. резко уменьшается. Поэтому до появления лазеров наблюдались помимо однофотонных лишь двухфотонные процессы при рассеянии света: резонансная люминесценция, рэлеевское рассеяние света, спонтанное Мандельштама — Бриллюэна рассеяние и комбинац. рассеяние света. Лазерные источники света позволяют получать весьма высокие плотности мощности излучения (Е=Еат). При этом резко возрастают вероятности М. п. При больших интенсивностях излучения М. п. во многом определяют оптич. свойства в-ва. Напр.: прозрачные в-ва при достаточно высокой интенсивности падающего лазерного излучения могут стать непрозрачными за счёт процессов многофотонного поглощения.
Правила отбора для М. п. отличны от правил отбора для однофотонных процессов. Напр., в средах, обладающих центром симметрии, дипольные электрич. переходы с участием четного числа фотонов разрешены только между состояниями с одинаковой чётностью, а с участием нечётного числа фотонов — между состояниями с противоположной чётностью. Измерение спектров многофотонных поглощения или рассеяния позволяет оптич. методами исследовать энергетич. состояния в-ва, возбуждение к-рых из осн. состояния с помощью однофотонных процессов запрещено (см. НЕЛИНЕЙНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ).
М. п., в к-рых наряду с поглощением имеет место испускание фотонов, используются в оптических преобразователях частоты.
МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ3
Рис. 3. Квант. схемы процессов сложения двух частот (о), генерации третьей гармоники (б) и разностных частот (в).
Напр., процесс вынужденного комбинац. рассеяния используется в генераторах комбинац. частот (к о м б и н а ц и о н н о м л а з е р е). Процессы, в к-рых конечное квант. состояние в-ва совпадает с исходным (рис. 3), лежат в основе генерации гармоник, суммарных и разностных частот лазерного излучения. На них основано также действие параметрических генераторов света.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.


.

Смотреть что такое "МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ" в других словарях:

  • Многофотонные процессы —         процессы взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, сопровождающиеся поглощением или испусканием (или тем и другим) нескольких электромагнитных квантов (Фотонов) в элементарном акте.          Основная трудность наблюдения М.… …   Большая советская энциклопедия

  • МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ — фотофиз. и фотохим. процессы, происходящие в результате поглощения атомом или молекулой двух и более (до неск. десятков) фотонов. Вероятность М. п. пренебрежимо мала при интенсивности света обычных источников, но при использовании лазерного… …   Химическая энциклопедия

  • ПРОЦЕССЫ — взаимодействия эл. магн. излучения с веществом, при к рых в одном элементарном акте происходит поглощение или испускание (или и то и другое) неск. фотонов. При этом в веществе совершается многофотонный переход между квантовыми состояниями |1>… …   Физическая энциклопедия

  • Нелинейная оптика — Нелинейная оптика  раздел оптики, в котором исследуется совокупность оптических явлений, наблюдающихся при взаимодействии световых полей с веществом, у которого имеется нелинейная реакция вектора поляризации на вектор напряженности… …   Википедия

  • СВЕТОВОЙ ПРОБОЙ — (оптический пробой, оптический разряд, лазерная искра), переход вещества в результате интенсивной ионизации в состояние плазмы под действием эл. магн. полей оптич. частот. Впервые С. п. наблюдался в 1963 при фокусировке в воздухе излучения… …   Физическая энциклопедия

  • нелинейная оптика — раздел оптики, в котором исследуется совокупность оптических явлений, наблюдающихся при взаимодействии интенсивных световых полей с веществом. Сильное световое поле изменяет оптические свойства среды; в частности, поляризация среды начинает… …   Энциклопедический словарь

  • Сложение частот света — Сложение частот света  многофотонный процесс взаимодействия лазерного излучения с веществом, при котором поглощаются два или больше квантов лазерного излучения, а излучается один квант с частотой, равной сумме частот поглощённых квантов.… …   Википедия

  • Двухфотонное поглощение — Двухфотонное поглощение  процесс, при котором электрон в молекуле или атоме в результате поглощения двух фотонов внешнего излучения переходит из одного связанного состояния в другое. При этом разность энергий между состояниями электрона… …   Википедия

  • НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА — раздел оптики, охватывающий исследования распространения мощных световых пучков в тв. телах, жидкостях и газах и их вз ствия с в вом. Сильное световое поле изменяет оптич. хар ки среды (показатель преломления, коэфф. поглощения), к рые становятся …   Физическая энциклопедия

  • ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… …   Физическая энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «МНОГОФОТОННЫЕ ПРОЦЕССЫ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.