|
|
Кроме импульсного возбуждения, коллективные биения могут возникать при периодич. модуляции интенсивности возбуждающего процесса, а также при модуляции йнергетия. зазора (частоты о)12) между интерферирующими уровнями. В этих случаях биения приобретают характеристики рсзонансов, В первом случае интенсивность спонтанного излучения (или коэф. поглощения) меняется с частотой модуляции возбуждения, прич╦м амплитуда этого периодич. изменения достигает максимума при совпадении частоты модуляции с w12 (т. н. резонанс биений). Впервые розо-
;.
2-
Рис< *∙ а≈ Тр╦хуровне-
вая система; б ≈ Кине-
тика распада еуперпози-
ционного состояния.
О
а б
нале биений наблюдался в опытах по осуществлению оптической ориентации, атомов с помощью циркулярно поляризованного резонансного излучения, направленного поперек магп. ноля. Процесс ориентации можно трактовать как передачу угл. момента фотонов поляризованного света атомам, к-рые выстраиваются параллельно или антппараллельно пучку света. Это сопровождается обычно уменьшением поглощения света ориентированными атомами. Без маги, поля установлению полной ориентации мешают только релаксац. процессы. При наличии перпендикулярного пучку маги, поля ориентированный атом попадает по отношению к магп. полю в суперпозпц. состояние, что классически описывается прецессией вокруг вектора поля. Т. к. распределение фаз такой прецессии для разных атомов равномерное, в среднем ансамбль атомов оказывается неориентированным. Однако если ориентирующий световой пучок модулировать по интенсивности с частотой прецессии атомов, то возникает синфазно арецесспрующая группа атомов, взаимодействующая со светом как ориентированная система. Следствием этого является интегральное измоиепие поглощения ориентирующего пучка света. Непосредственно прецессия может быть обнаружена с помощью вспомогат. пучка света пост, интенсивности, к-рый после взаимодействия с атомами приобрет╦т амплитудную модуляцию на частоте прецессии.
Резонанс биений в люминесценции следует отличать от тривиальной модуляции люминесценции, связанной с колебаниями пасел╦нпостей излучающих состоянии при прерывистом возбуждении. Эта тривиальная модуляция падает с ростом частоты прерываний возбуждения ва сч╦т инерционности спонтанного излучения. В отличие от этого нптсрференц. резонанс биений возникает с равной интенсивностью вне зависимости от времени Нчизпи системы.
В случае модуляции энсргетич. интервала между интерферирующими состояниями наблюдается параметрический резонанс. Он выражается в появлении модуляции в спонтанном излучении (или в поглощении) системы атомов, когда интервал между подуровнями возбужд╦нного состояния модулируется с частотой, равной частоте расщепления уровней или в целое число раз меньшей. Параметрич. резонанс характеризуется бесконечным набором гармоник в интенсивности излучения, прич╦м для каждой гармоники имеется множество резонансов. Парамотрич. резонанс наблюдается чаще при модулировании расщепления уровней магн. полем, реже при модуляции электрич. полем штарковских подуровней.
Пересечение уровней имеет место при постоянном во времени возбуждении, в случае, когда интерферирующие состояния вырождены по энергии. Пересечение уровней можно интерпретировать как остановившиеся биения, биения с нулевой частотой о>12≈0. Спонтанное
излучение поляризовано, его интенсивность п разных направлениях различна. При снятии вырождения к.-л. внеш. воздействием, напр. магн. полем, поляризация излучения и его интенсивность в заданном направлении меняются. Меняются aim и с измеленном величины приложенных полей. Это изменение интенсивности и является сигналом пересечения уровней. Ширина сигнала связана с атомными константами: с временем релаксации, магн. моментами ядра и электронной оболочки и с их взаимодействием.
По угл. зависимостям и характеру поляризации И. с. можно разбить на группы, связанные с т. н. п о л я-р и з а ц. моментами. Линейным преобразованием (разложением по неприводимым тензорам группы вращений) матрицу плотности можно привести к такому виду, в к-ром она распадается на ряд групп, представляющих тензоры разл. рангов, каждый из к-рых преобразуется операцией вращения самостоятельно. Эти группы и составляют ноляризац. моменты. Компоненты этих моментов, перпендикулярные оси квантования, непосредственно связаны с когерентностью.
Первый поляризац. момент паз. ориентацией, он образуется при возбуждении светом, поляризованным по кругу, и соответствует навед╦нному в ансамбле виеш. возмущением макроскопич, магн. моменту. Ориентации соответствует интерференция вырожденных или почти вырожденных состояний с магн. числами, отличающимися на единицу.
Второй момент наз. выстраиванием, он образуется при И. с., отличающихся по проекции момента на 2. Возникает выстраивание при облучении линейно поляризованным светом, естеств. светом определ. направления и при соударениях, физически выстраивание можно трактовать как появление в ансамбле частиц электрич. квадрупольного момента. Выстраивание может быть одноосным и двуосным.
Как ориентация, так и выстраивание могут разрушаться при снятии вырождения уровней, что сопровождается изменением диаграммы направленности излучения атомов, приближающейся к сферически симметричной.
В физ. эксперименте И. с. широко используется для нахождения атомных и молекулярных констант, в иер-вую очередь констант релаксации. Если известно расщепление уровня в зависимости от магн, поля, т. е. Лапде множитель, то константу релаксации можно найти из ширины сигнала пересечений уровней в магн, поле. Для свободных атомов время релаксации поляризац. моментов совпадает с радиац. временем жизни, но в условиях межатомных столкновении этого совпадения может и не быть. И. с. применяется также для пзме-
ш
8
а ш
Рис. 2. Энергетическая схема 6Ра^ 8BRb. Светлыми кружками
отмечены вырождения уровней, при которых наблюдается
сигнал интерференции.
