Атом находится в пучке лазерного света

Ivan382

Атом находится в пучке лазерного света с известной длиной волны, которая совпадает с одной из спектральных линий атома. Известно время сопонтанного испускания для этой линии. При большой плотности потока энергии j>j0, ускорение атомов a,приобретаемое атомами за счет давления света перестает зависеть от j. оценить j и a. Доплеровским смещением частоты излучения пренебречь

Ivan382

Есть у кого-нибудь идеи как тут это ускорение вклинить?

Sensor4ik

В единицу времени атом будет поглощать 1/tau фотонов, причем с одной стороны, что должно толкать его по направлению движения фотонов. И это же количество фотонов он будет испускать, причем во все стороны равновероятно (а, следовательно, никакого ускорения от процесса испускания не получать, поскольку во все стороны равновероятно). Соответственно, при большом числе испущенных фотонов на атом будет действовать сила F= E/(c*t где E = h*c/lambda - энергия фотона, с - скорость света, t = tau - время.
=> F=h/(lambda*tau) ==> a = h/(lambda*tau*m(атома
Почему возникает насыщение, когда j > j0? Потому что при большой интенсивности излучения как только атом испустил фотон, он тут же поглощает следующий, следовательно он "насыщен". Условие такого насыщения - это чтобы на сечение атома приходилось 1/tau фотонов в секунду.
P.S. Я не физик

Ivan382

ммм... Моя трактовка такова: вероятность поглощения в ед. времени B12*u, а испускания (B21*u+A21 где u - плотность энергии эл-маг поля B12=B21, A21=1/tau - коэффициенты эйнштейна. j=c*u. Вынужденное излучение когерентно с вызвавшим его фотоном, так вот если j большое, то на A21 можно забить, при возбуждении атом получает импуль вперед по направлению движения фотонов пучка, а при вынужденном испускании - в противоположном направлении: итого в среднем ускорение - нуль. А если j мало, то испускание в основном спонтанное - т.е. ко всему прочему хаотич. по всем направлениям. Тогда и ускорение в среднем не нуль. Насколько это может быть правильно?

Sensor4ik

Тоже логично Надо ставить эксперимент для проверки. Ждем отцов физики, чтобы вынесли вердикт.

cjhnbhjdrf

А с чего вы взяли, что спонтанное испускание после возбуждения будет идти изотропно? Если возбужденное состояние имеет ненулевой момент импульса, то оно будет поляризованным и светить может анизотропно. Чуть не зарубили всю мою годовую научную работу.
Но зря пугаю, оно может быть анизотропно, но всегда будет центрально-симметричным (при сохранении четности, конечно).
Насчет вынужденного испускания - думаю, в этой задаче им нужно пренебречь, оно становится важным при гораздо больших плотностях потока энергии. Тогда, действительно, ускорение будет определяться насыщением каскада возбуждения-спонтанного высвечивания, то есть a=h/(lambda*m*tau).

cjhnbhjdrf

Да, скорее всего, на вынужденное испускание нужно просто забить. Наверное, для него нужны какие-нибудь другие условия. Ну где вы видели, чтобы на газ светил офигенно сильный свет, а газ не двигался с места потому что, видите ли, он вынужденно когерентно испускает и весь импульс отдает свету обратно в целости и сохранности? Получается, что газа как будто и нет - он получается абсолютно прозрачным! Абсолютно прозрачные облака газа, действующие как лазеры? Я такое не видел и не слышал, чтобы такое где-то было.

Sensor4ik

На строго специфичной длине волны надо газ освещать, замечу... И интенсивность света должна быть высокой.
По задаче: то есть мое решение и есть наиболее вероятное?

cjhnbhjdrf

А в космосе, например, есть все длины волн, какие хочешь - и специфические, и неспецифические. Думаю, твое решение правильное.

Ivan382

В единицу времени атом будет поглощать 1/tau фотонов,
А почему 1/tau фотонов, ведь вероятность поглощения B12*u, а величина 1/tau относится к спонтанному ИСПУСКАНИЮ

Sensor4ik

Дык сколько испустил, столько и поглотил до этого

skelet50

Вероятности могут быть разные, потому что количества атомов на уровнях с энергией E1 и E2 тоже разное

KaterinKa

В интересующем нас пределе j>j0 на нижнем уровне 0 атомов, на верхнем уровне 1 атом, ибо насыщение.

Santiny

Вроде верно все... если пренебречь вынужденным излучением и доплером...
ЗЫ я 4 курс
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: