1tom - 0499.htm
Up Те
U
ш О
∙ело газа и при недостаточном вакууме может превышать Д. с. на неск. порядков. В опытах Лебедева в ва-куумированном (~10~4 мм рт. ст.) стеклянном сосуде на тонкой серебряной нити подвешивались коромысла крутильных весов с закрепл╦нными на них тонкими дисками-крылышками, к-рые и облучались. Крылышки изготавливались из разл. металлов и слюды с идентичными противоположными поверхностями. Последовательно облучая переднюю и заднюю поверхности крылышек разл. толщины, Лебедеву удалось нивелировать остаточное действие радиометрич, сил и получить удовлетворительное (с ошибкой i.20%) согласие с теорией Максвелла. В 1907≈10 Лебедев выполнил ещ╦ болео тонкие эксперименты по исследованию Д- с. на газы и также получил хорошее согласие с теорией.
Д. с. играет большую роль в астр, и атомных явлениях. В астрофизике Д. с. наряду с давлением газа обеспечивает стабильность зв╦зд, противодействуя силам гравитации. Действием Д. с. объясняются нек-рые формы кометных хвостов, К атомным эффектам относится т. н. световая, отдача, к-рую испытывает возбужденный атом при испускании фотона.
В конденсиров. средах Д. с. может вызывать ток
носителей {см. Светоэлектрический эффект).
Специфич. особенности Д. с. обнаруживаются в разреженных атомных системах при резонансном рассеянии интенсивного света, когда частота лазерного излучения равна частоте атомного перехода. Поглощая фотон, атом получает импульс в направлении лазерного пучка и переходит в возбужд╦нное состояние. Далее, спонтанно испуская фотон, атом приобретает импульс (световая отдача) в произвольном направлении. При последующих поглощениях и спонтанных испусканиях фотонов произвольно направленные импульсы световой отдачи взаимно гасятся, и, в конечном итоге, резонансный атом получает импульс, направленный вдоль светового луча ≈ резонансное Д. с. Сила F резонансного Д. с. на атом определяется как импульс, переданный потоком фотонов с плотностью Л'
в ед. времени: F~Nnka, где &&=2jtA/X ≈ импульс одного фотона, оя=Л.2 ≈ сечение поглощения резонансного фотона, X ≈ длина волны света. При относительно малых плотностях излучения резонансное Д. с. прямо пропорционально интенсивности света. При больших плотностях N в связи с конечным (^0) временем жизни возбужд╦нного уровня происходит насыщение поглощения и насыщение резонансного Д. с. (см. Насыщения эффект). В этом случае Д. с. создают фотоны, спонтанно испускаемые атомами со средней частотой у (обратной времени жизни возбужд╦нного атома) в случайном направлении, определяемом диаграммой испускания атома. Сила светового давления переста╦т зависеть от интенсивности, а определяется скоростью спонтанных актов испускания: Р~1г^. Для типичных значений y^lO8 с"1 и Л,~0,6 мкм сила Д. с. F~,
Своеобразные черты имеет резонансное Д. с. на атомы, помещ╦нные в поле интенсивной стоячей волны. С квантовой точки зрения стоячая волна, образованная встречными потоками фотонов, вызывает толчки атома, обусловленные поглощением фотонов и их стимулированным испусканием. Средняя сила, действующая на атом, при этом не равна нулю вследствие неоднородности поля на длине волны. С классич, точки зрения сила Д. с. обусловлена действием пространственно неоднородного поля на навед╦нный им атомный диполь. Эта сила минимальна в узлах, где дипольный момент не наводится, и в пучностях, где градиент поля обращается в нуль. Макс, сила Д- с. по порядку величины равна F~±Ekd {знаки относятся к синфазному и противофазному движению диполей с моментом d по отношению к полю с напряж╦нностью Е). Эта сила может достигать гигантских значений: для dc^i дебайг А,~0,6 мкм и £~106 В/см сила F^5-102 зВ/см.
Поле стоячей волны расслаивает пучок атомов, проходящий сквозь луч света, т. к. диполи, колеблющиеся в противофазе, двигаются по разл. траекториям подобно атомам в Штерна ≈ Герлаха опыте. В лазерных пучках на атомы, двигающиеся вдоль луча, действует радиальная сила Д. с., обусловленная радиальной неоднородностью плотности светового поля.
Как в стоячей, так и в бегущей волне происходит не только детерминированное движение атомов, но и их диффузия в фазовом пространстве вследствие того, что акты поглощения и испускания фотонов ≈ чисто квантовые случайные процессы. Коэф. пространств, диффузии для атома с массой М в бегущей волне равен
554
1-5 эВ/см; при насыщении резонансное Д. с. может создавать ускорение атомов до 105 g (g ≈ ускорение свободного падения). Столь большие силы позволяют селективно управлять атомными пучками, варьируя частоту света и по-разному воздействуя на группы атомов, мало отличающиеся частотами резонансного поглощения. В частности, уда╦тся сжимать максвеллов-ское распределение по скоростям, убирая из пучка высокоскоростные атомы. Свет лазера направляют навстречу атомному пучку, подбирая при этом частоту и форму спектра излучения так, чтобы наиб, сильное тормозящее действие Д. с. испытывали наиб, быстрые атомы из-за их большего доплерйвского смещения резонансной частоты. Другим возможным применением резонансного Д. с. является разделение газов: при облучении двухкамерного сосуда, наполненного смесью двух газов, один из к-рых находится в резонансе с излучением, резонансные атомы под действием Д. с. перейдут в дальнюю камеру.
Подобное рассмотренному резонансное Д. с. могут испытывать и квазичастицы в тв╦рдых телах: электроны, экситоны и др.
Лит.: Лебедев II. Н,, Собр. соч., М,, 1963; Э ш-к и н А., Давление лазерного излучения, [пер. с англ.], «уфн», 1073, т. Ill), с. 101; Казанцев А. П., Резонансное световое давление, там же, 1978, т. 124, с. 113.
С. Г. Пржибельский, Ю. Л. Чистяков.
ДАВЬ'ЩОВСКОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ ≈ явлении, состоящее в том, что спектры молекулярных кристаллов содержат мультиплеты полос экситонного поглощения {см. Молекулярные экситоны)} соответствующие невырожденным возбужд╦нным состояниям молекул. Д-р. наблюдается в молекулярных кристаллах, содержащих в элементарной ячейке более одной молекулы. Такие мультиплеты (дублеты, триплеты), впервые рассмотренные А. С. Давыдовым в 194В, паз. д а н ы д о в-с к и м и или э к с и т о н н ы м и м у л ь т и п л е-т а м и.
Физ. механизм Д. р. состоит в следующем: элементарная ячейка молекулярного кристалла обычно содержит неск. химически идентичных молекул, ориентированных под углом друг к другу, но составляющих одинаковые углы с крис-таллографич. осями. Вследствие этого уровни энергии всех молекул совпадают. Взаимодействие молекул приводит к образованию из
Спектр кристалла бензола (ор-т о ромбически и кристалл, о=4) в поляризованном свете. Полосы А0, Во и Со составляют экситон-ный триплет; и, Ь и в ≈ направлении кристаллографических осей (широкополосное поглощение с высокочастотной стороны соответствует фоионным «крыльям» этих полос), UQ частота
их возбужд╦нных уровней экситонных зон. Если молекулярный уровень не вырожден, то число экситонных зон равно числу а молекул в ячейке, В спектре поглощения кристалла каждой зоне соответствует относительно узкая полоса, отвечающая состоянию с нулевым квазиимпульсом /с экситона. Правила отбора, связан-
")
}
