Многофотонное возбуждение
Cтраница 2
Если Еа h, то либо молекула должна одновременно поглотить много фотонов ( многофотонное возбуждение), либо должно происходить ступенчатое возбуждение колебательных уровней за счет последовательного поглощения фотонов, чтобы это требование было удовлетворено. [16]
 |
Многоуровневая система, в которой N фотонов частоты О реюпапс-ны переходу 10 - I / V, а все промежуточные уровни сильно отстроены от рею-ианса. [17] |
Особый интерес к воздействию когерентного лазерного излучения на молекулы связан с важными применениями многофотонного возбуждения для лазерного разделения изотопов и лазерной химии. Возникающие здесь задачи очень сложны, и мы обсудим лишь самую простую модель. Однако даже при этом нам удастся обсудить на конкретном примере физические эффекты, представляющие более общий интерес. [18]
Так как изменение энергии уровней является линейным ( по интенсивности излучения) процессом ( & & с F, см. лекцию 3), а любой процесс многофотонного возбуждения является нелинейным ( w c F, К 1), то всегда необходимо принимать во внимание сдвиг уровней при многофотонном возбуждении. [19]
В заключение обсуждения вопроса о явлениях, приводящих к уширению резонансов, надо отметить, что нельзя сделать какого-либо общего качественного, а тем более количественного заключения об относительной роли этих явлений ввиду многообразия экспериментальных условий, в которых реально осуществляется многофотонное возбуждение атомов и молекул. Однако в определенном смысле выделенным является доплеров-ское уширение, так как ширина спектра и напряженность поля излучения находятся в руках экспериментатора и могут быть оптимизированы. [20]
Так как изменение энергии уровней является линейным ( по интенсивности излучения) процессом ( & & с F, см. лекцию 3), а любой процесс многофотонного возбуждения является нелинейным ( w c F, К 1), то всегда необходимо принимать во внимание сдвиг уровней при многофотонном возбуждении. [21]
Многофотонное электронное возбуждение высоколежащих состояний молекул видимым или УФ излучением позволяет исследовать молекулы в области энергий, соответствующей вакуумному УФ, и, в частности, позволяет открывать новые каналы фотохим. Для молекул в р-ре особенно эффективно многофотонное возбуждение с помощью мощных ультракоротких лазерных импульсов длительности 10-и - 10 - с, к-рая меньше времени жизни промежут. Осуществлены М.п. резонансного возбуждения МН3, СР31, ОР6 и др. совместным действием ИК и УФ лазерного излучения, при к-рых ИК излучение обеспечивает резонансное возбуждение колебаний, а УФ излучение-электронное возбуждение молекулы. Такой М.п. лежит в основе еще одного универсального метода лазерного разделения изотопов ( в частности, урана), т.к. в ИК спектре проявляется отчетливый изотопич. [22]
Дано систематическое изложение основ современной нелинейной оптики, начиная с теории нелинейных вос-приимчивостей и кончая нелинейной оптикой волоконных световодов, поверхности и плазмы. Большое внимание уделено методам нелинейной лазерной спектроскопии, многофотонному возбуждению и диссоциации молекул. [23]
Другой метод фоторазделения основан на изотопно-селективной фотодиссоциации. Для увеличения содержания бедного изотопа в смеси осуществляют одно - или многофотонное возбуждение его колебательных уровней с последующей диссоциацией колебательно-возбужденных молекул либо ультрафиолетовым, либо интенсивным инфракрасным излучением. В двухстадийном процессе фотодиссоциации подвергаются оба разделяемых изотопа. В результате фотодиссоциации молекул исходные вещества, содержащиеся в поле изотопа, переводятся в отличные по свойствам соединения, которые разделяются известными методами. [24]
Другой метод фоторазделения основан на изотопно-селективной фотодиссоциации. Для увеличения содержания бедного изотопа в смеси осуществляют одно - или многофотонное возбуждение его колебательных уровней с последующей диссоциацией колебательно-возбужденных молекул либо ультрафиолетовым, либо интенсивным инфракрасным излучением. В двухстадийном процессе фотодиссоциации подвергаются оба разделяемых изотопа. [25]
Многофотонным переходом посвящена обширная литература. Особенный интерес к взаимодействию молекул с сильным лазерным полем связан с возможными применениями многофотонного возбуждения для лазерной химии и лазерного разделения изотопов. [26]
Мпогофотонное возбуждение представляет собой процесс, в котором электрон в квантовой системе ( в атоме, молекуле) переходит из одного ( начального) связанного состояния в другое ( конечное) связанное состояние в результате поглощения нескольких фотонов внешнего поля. При этом предполагается, что между начальным и конечным состояниями другие связанные электронные состояния отсутствуют, а если присутствуют, то в них не происходит реального перехода электрона при поглощении им фотона ( или нескольких фотонов) по причине отсутствия резонанса между энергией фотона ( нескольких фотонов) и энергией перехода или запретом такого перехода. Таиим образом, многофотонное возбуждение представляет собой процесс, в котором отсутствуют промежуточные резонансы; резонанс существует лишь между энергиями нескольких фотонов и энергией перехода между начальным и конечным состояниями. Соответственно многофотонное возбуждение противоположно каскадному ( или ступенчатому) возбуждению, когда поглощение каждого последующего фотона переводит квантовую систему из одного связанного состояния в другое ( более высоиое) связанное электронное состояние. Принципиальная возможность многофотонного перехода электрона из одного связанного состояния в другое ( связанно-связанный переход) обусловлена соотношением неоп - ределенности энергия - время. [27]
При длительности импульса 30 пс и интервале между импульсами 50 не достигается пиковая мощность в 5 МВт. Примерами могут быть исследования колебательной релаксации, многофотонного возбуждения, нелинейных процессов в ИК-диапазоне, кинетики быстрых химических процессов, ИК-исследований адсорбированных молекул и химических реакций, катализируемых светом. [28]
Из соотношения для вероятности многофотонной ионизации ( 8) видно, что этот процесс носит нелинейный ( по числу фотонов, поглощенных в элементарном акте) характер, а именно степопиой. Величина К & / в 1, где fa означает целую часть величины х, называется степенью нелинейности процесса ионизации. Переход электрона из начального состояния п в непрерывный спектр при многофотонной ионизации носит ( как и в случае многофотонного возбуждения) характер ряда последовательных виртуальных переходов, происходящих без выполнения закона сохранения энергии в каждом из них. Закон сохранения энергии ( 7) выполняется лишь для перехода между начальным и конечным состоянием. [29]
Распространение мощного излучения, испущенного оптическим квантовым генератором, сопровождается так называемыми нелинейными явлениями. Некоторые из них - вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна, вынужденное рассеяние крыла линии Рэлея и вынужденное температурное рассеяние - описаны в гл. XXIX; выше упоминались также многофотонное поглощение и многофотонная ионизация ( см. § 157), зависимость коэффициента поглощения от интенсивности света ( см. § 157), нелинейный или многофотонный фотоэффект ( см. § 179), многофотонное возбуждение и диссоциация молекул ( см. § 189), эффект Керра, обусловленный электрическим полем света ( см. § 152); сведения о других будут изложены в § 224 и в гл. Совокупность нелинейных явлений составляет содержание нелинейной оптики и нелинейной спектроскопии, которые сформировались в 60 - е годы и продолжают быстро развиваться. [30]
Страницы: 1 2 3