Cтраница 3
![]() |
Распределение энергии рассеянного сигнала для источника, расположенного на поверхности среды.| Распределение энергии поглощенного сигнала для источника, расположенного на поверхности среды. [31] |
Представляет интерес решение задачи нелинейного взаимодействия электромагнитной волны со случайной дискретной поглощающей средой. Под нелинейным взаимодействием в данном случае понимается изменение коэффициента поглощения волны средой в процессе генерации источником новых фотонов и их распространения и поглощения в среде. Предполагается, что при поглощении ячейкой координатного пространства фиксированного числа фотонов происходит насыщение, и коэффициент поглощения волны в этой ячейке резко уменьшается. [32]
Лучи, возбужденные в, элементе 3, многократно отражаются от зеркал, при этом увеличивается их энергия. При достижении определенного ее уровня, который повышается в результате столкновения фотонов с возбужденными атомами, излучающими новые фотоны, происходит прорыв лучей через один из торцов с зеркалом. [33]
Пары становятся, по сути, самосветящимся телом. Взаимодействие света с веществом носит менее глубокий характер; уже нельзя говорить об исчезновении падающих фотонов и появлении вместо них новых фотонов. В случае же комбинационного рассеяния когерентность нарушается за счет изменения частоты. Для двух колебаний с разной частотой понятие когерентности, очевидно, теряет всякий смысл. [34]
Можно также заметить, что осмыслить понятие вынужденного излучения с позиций какой-либо одной теории света достаточно трудно. Для того чтобы описать усиление сигнала ( отрицательное поглощение), удобно пользоваться терминами квантовой оптики, сводя вопрос к рождению новых фотонов при прохождении светом активной среды. [35]
![]() |
Устройство излучателя твердотельного лазера. / - рабочее тело - кристалл. 2 -зеркала резонаторов. 3 - лампа накачки. 4 - отражатель. 5 -фокусирующая линза. 6 - обрабатываемая деталь. [36] |
Одновременно может протекать и обратный переход. Поэтому для получения заметной генерации вынужденного излучения необходимо добиваться такого состояния рабочих тел, при котором превалировали бы переходы с возникновением новых фотонов. Этого состояния искусственно достигают воздействием различных источников энергии - световой, тлеющего электрического разряда, химических процессов и др., с помощью которых производят так называемую накачку рабочих тел. [37]
![]() |
Качественный вид вольт-амперной характеристики разряда низкого давления. [38] |
При столкновении отрицательно заряженных частиц ( электронов, ионов) с положительно заряженными ионами возможна их рекомбинация. Возможна ступенчатая рекомбинация, когда сначала образуется возбужденный атом с излучением фотона, а затем атом переходит в нормальное состояние, испуская новый фотон. [39]
Таким образом, пучок при дифракции сдвигается по частоте на величину, равную частоте звука. Поскольку при таком взаимодействии происходит аннигиляция фонона, закон сохранения энергии означает, что сдвиг частоты оказывается таким, что со со и энергия фонона суммируется с энергией аннигилирующего фотона, а это приводит к образованию нового фотона. Из такого рассмотрения следует, что если направление звуковой волны на рис. 9.2 изменить на противоположное так, чтобы падающая световая волна догоняла звук, то процесс рассеяния можно рассматривать как генерацию нового фотона ( дифрагированного фотона) и нового фотона, в то время как падающий фотон аннигилирует. [40]
Дирак в 1927 г., применив квантовую механику к полю излучения В каждом акте вынужденного испускания происходит увеличение на единицу числа фотонов в той моде излучения, под действием которой произошел переход. Это значит, что новый фотон неотличим от фотонов, вызывающих его испускание. Частота, фаза, направление распространения и поляризация волн, испущенных при вынужденных переходах, точно такие же, как у излучения, вызвавшего переходы. [41]
Например, в расчете рассеяния фотонов на электронах ( эффект Комптона) задано известными функциями начальные состояния од-нофотонного и одноэлектронного полей. Конечные состояния этих полей также свободные стационарные, но в функциях включены всевозможные значения энергии и импульса обеих частиц, допустимые законами сохранения. Рассчитываются вероятности различных переходов, вероятности получения в результате взаимодействия нового фотона с различными значениями импульса и энергии. [42]
В промежутках между частицами фотоны распространяются со скоростью света в пустоте. При встрече с атомом происходит исчезновение фотона. Он поглощается атомом, а сам атом приходит в возбужденное состояние и испускает новый фотон при последующем переходе в нормальное состояние. Процесс поглощения и испускания фотонов атомами не происходит мгновенно, а требует времени. [43]
Существование такого испускания постулировано в 1916 г. А. Эйнштейном, который показал, что без стимулированного испускания невозможно установление термодинамического равновесия между излучением и веществом. Стимулированное испускание - вынужденный процесс, в результате которого под действием первичных квантов света появляются новые фотоны, а вещество теряет часть своей энергии. [44]
Бугером, вследствие чего носит название закона Бугера. Вследствие изменения энергетического состояния валентных электронов возбужденной молекулы ее оптические свойства, определяющие вероятность поглощения нового фотона, также изменяются. В том случае, если число возбужденных молекул вещества оизмеримо с общим числом молекул, изменение плотности падающего на вещество потока должно изменять его макроскопические оптические свойства. Таким образом, постоянство показателя ослабления ( i при переменных значениях падающего потока возможно лишь в том случае, если число взаимодействующих с излучением молекул в каждый данный момент невелико по сравнению с общим числом молекул вещества. Это условие для большинства веществ выполняется, так как время возбужденного состояния молекул для большинства веществ очень мало ( порядка 10 - 8 с), вследствие чего закон Бугера с достаточной точностью характеризует закон ослабления излучения для большинства тел, встречающихся в природе. Выбирая вещество, для которого время пребывания в возбужденном состоянии значительно больше 10 - 8 с, и применяя мощный пучок лучей, С. И. Вавилов получил, как и следовало ожидать, уменьшение показателя ослабления при увеличении плотности облучения. [45]