Изменение оптических свойств атомов в магнитном поле

• Автор: Халев, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 95 с.

Оглавление
Введение

1 Диамагнитные восприимчивости третьего порядка водородоподобного атома

1.1 Теория возмущений для вырожденных уровней атома..водорода в магнитном поле

1.2 Диамагнитные матричные элементы водородоподобного атома

1.3 Восприимчивости двукратно вырожденных состояний.

1.4 Результаты численных расчетов и обсуждения

2 Смешивание двухчастотного излучения атомом в магнитном поле

2.1 Амплитуда рассеяния атомом фотона суммарной частоты

в условиях двойного резонанса

2.1.1 Смешивание частот свободным атомом

2.1.2 Амплитуда когерентного смешивания частот атомом в магнитном поле
2.2 Поляризационные эффекты и циркулярный дихроизм
2.3 Результаты и обсуждения
3 Влияние тонкой структуры на процессы сложения частот в атомах

3.1 Аналитические выражения для амплитуды смешивания частот щелочным атомом
3.2 Поляризационные эффекты в сечении когерентного сложения частот
Заключение
Литература
Введение
Взаимодействие атомных объектов с излучением и статическими внешними полями составляет один из основных разделов теоретической атомной физики. В последние десятилетия данное направление приобрело особую актуальность в связи с широким внедрением лазеров и методов получения сильных статических полей [1] в технику атомных экспериментов. Амплитудные значения напряженности поля в коротких лазерных импульсах сравнимы или даже превосходят характерные внутриатомные напряженности. В таких полях возникают качественно новые закономерности в типичных нелинейных явлениях взаимодействия атома с полем. Поэтому наряду с новыми экспериментальными технологиями актуальное значение принимают новые теоретические подходы к исследованию спектров излучения атомов во внешних полях, количественное описание которых на основе прецизионных квантово-механических расчетов дает возможность не только правильно спланировать эксперимент и объяснить его результаты, но и разработать сам метод экспериментального исследования оптических эффектов.
Одной из центральных задач теории взаимодействия атома с полями является расчет эффекта Зеемана [2] в простейшей квантовой системе -атоме водорода. При этом на довольно длительном историческом этапе ограничивались учетом лишь линейного по полю оператора возмущения, что естественно объяснялось сравнительно невысокими полями, достижимыми в реальных лабораторных экспериментах. Однако, в связи с открытием природных объектов с магнитными полями сравнимыми или превосходящими по величине внутриатомные — белые карлики, нейтронные звезды — ситуация значительно изменилась, и появилось большое количество работ, включающих в расчеты квадратичное по полю (диамагнитное) взаимодействие атома и магнитного поля [3, 4, 5, 6]. Последние достижения в решении этой задачи отражены в обзорных статьях и

восприимчивостей четных и нечетных состояний чередуются) частями диамагнитного спектра, возрастание Ха* с изменением номера подуровня Л сопровождается возрастанием Хд^ и ■ Ниже указанной границы относительная скорость роста Хд^ ниже, чем скорость роста Хд2'*- Число дублетных состояний составляет примерно одну четвертую часть от всего набора диамагнитных подуровней (одну пятую энергетической полосы, занимаемой набором). Выше указанной границы картина меняется на противоположную: х>^ растет быстрее, чем Хд^- На самой границе монотонный характер зависимости между восприимчивостями нарушается: сначала наблюдается резкое падение, а затем возрастание относительного значения высших восприимчивостей, причем скачок тем резче, чем выше порядок восприимчивости, и выражен ярче для нечетных состояний. Для пограничного состояния соотношение |хд"| < |хд+11 Для N — 2,3 может быть нарушено. Различие между максимальной х^ и минимальной Х]Л?) по абсолютному значению восприимчивостями в диамагнитном наборе возрастает с ростом п, так что для состояний с т = 0 отношение этих величин согласуется с приводившейся выше приблизительной формулой: х^/х^ ~ 2м~1п.
В качестве иллюстрации на рисунке 1.1 представлены диаграммы зависимости между абсолютными значениями восприимчивостей 1-го, 2-го и 3-го порядков диамагнитных подуровней с п = 40, т — 0. До А = 5 численные значения восприимчивостей четных и нечетных состояний практически совпадают во всех трех порядках. Резкий скачок наблюдается при Л = 6, после которого абсолютные значения всех восприимчивостей нечетных состояний (соединены линиями - сплошной для третьего порядка, штриховой - для второго порядка) становятся меньше соответствующих восприимчивостей для четных состояний. При этом, однако, точки зависимости восприимчивости старшего порядка (второго или третьего) от восприимчивости первого порядка для четных и нечетных состояний при А > 7 ложатся на одну и ту же гладкую кривую (см. рис.