Вероятность - вынужденный переход
Cтраница 2
Исходя из термодинамических соображений, Эйнштейн доказал, что вероятность вынужденных переходов, сопровождающихся излучением, должна быть равна вероятности вынужденных переходов, сопровождающихся поглощением света. Таким образом, вынужденные переходы могут с равной вероятностью происходить как в одном, так и в другом направлении. [16]
Эти идеи Бора, получившие блестящее экспериментальное подтверждение, были уточнены Эйнштейном в 1917 г. путем введения представления о вероятности различных самопроизвольных и вынужденных переходов. [17]
Как видно из ( 1 - 21), вероятность вынужденных переходов с более высокого энергетического уровня на низший равна вероятности обратных вынужденных переходов с низшего энергетического уровня на более высокий. Это означает, что вероятность поглощения атомом или молекулой падающего на них излучения равна вероятности вынужденного испускания. Коэффициенты Ьпт и Ьтп называются соответственно коэффициентами вынужденного испускания и поглощения по Эйнштейну. [18]
 |
Схема квантового усилителя бегущей волны.| Изменение мощности излучения при прохождении через среду. [19] |
Видно, что добротность активной среды убывает по абсолютной величине вместе с ростом перепада населенностей рабочих уровней и при увеличении вероятности вынужденного перехода между этими уровнями. [20]
Если теперь включить сильное высокочастотное поле с частотой о 2н е / / / й, то будут индуциро - ( ваться вынужденные переходы с ДЛ / 1; причем, в отличие от релаксационных переходов, вероятности вынужденных переходов с ДЛ / 1 и ДЛ / - 1 раины. [21]
Этот процесс называется поглощением. В отличие от спонтанного излучения вероятность вынужденного перехода с основного состояния в возбужденное будет пропорциональна плотности излучения, вызвавшего этот переход. [22]
Согласно принципу детального равновесия, в равновесной термодинамической системе каждый микроскопический процесс сопровождается обратным ему процессом, причем вероятность обоих процессов одинакова. Основываясь на этом принципе, Эйнштейн постулировал, что вероятность вынужденных переходов, сопровождающихся излучением, должна быть равна вероятности вынужденных переходов, сопровождающихся поглощением света. [23]
Резонатор является оптической системой, позволяющей сформировать стоячую электромагнитную волну и получить высокую интенсивность излучения, необходимую для эффективного протекания процессов вынужденного излучения возбужденных частиц рабочего тела лазера, а следовательно, когерентного усиления генерируемой волны. Оптические резонаторы в квантовой электронике не только увеличивают время жизни кванта в системе и вероятность вынужденных переходов, но и, так же как резонансные контуры и волноводы в классической электронике, определяют, спектральные характеристики излучения. [24]
Согласно принципу детального равновесия, в равновесной термодинамической системе каждый микроскопический процесс сопровождается обратным ему процессом, причем вероятность обоих процессов одинакова. Основываясь на этом принципе, Эйнштейн постулировал, что вероятность вынужденных переходов, сопровождающихся излучением, должна быть равна вероятности вынужденных переходов, сопровождающихся поглощением света. [25]
 |
Картины стоячих волн двух соседних продольных ( мод резонатора при центральном расположении активной среды. q, q - номера мод. [26] |
Для М нргочастотного лазера большое значение имеет устойчивость генерации к флуктуациям параметров. Добиться этого значительно труднее из-за взаимодействия друг с другом разных частот ( продольных мод) резонатора в активной среде. Поскольку вероятность вынужденных переходов ионов неодима с метастабильного уровня вниз пропорциональн объемной плотности поля излучения, то в пучностях стоячей волны инверсная населенность активной среды опустошается максимально, а в узлах стоячей волны минимально. [27]
Квантовая интерпретация поведения системы линейных осцилляторов как поглощающей среды состоит в следующем. Спектр гармонического осциллятора является эквидистантным. В этом случае вероятность вынужденного перехода между соседними уровнями пропорциональна энергии того уровня, на который попадает электрон после перехода. Ясно, что вероятность перехода на более высокий уровень больше, чем на нижний, и осцилляторы в среднем поглощают энергию высокочастотного поля. С классической точки зрения этот эффект связан с изохронностью колебаний линейных осцилляторов. Поэтому взаимодействие протекает одинаково при любой их энергии, однако, осцилляторы с нулевой энергией могут лишь поглощать излучение. [28]
Добротность сверхпроводящих резонаторов достаточно высока для того, чтобы наблюдать периодический обмен энергией между атомом и полем резонатора. Интересные свойства атомов Ридберга делают их идеальными для микромазеров. У такого атома вероятность вынужденных переходов между соседними уровнями становится очень большой и изменяется пропорционально п4, где п - главное квантовое число. Следовательно, нескольких фотонов достаточно для насыщения перехода между соседними уровнями. В добавок, время жизни возбужденного состояния для случая спонтанного перехода оказывается очень большим. [29]
Страницы: 1 2