Взаимодействие на малых расстояниях одетых атомов в поле интенсивных оптических импульсов

• Автор: Хвалченко, Ирина Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Елабуга
• Количество страниц: 148 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Некоторые задачи с произвольной временной зависимостью в гамильтониане и методы их решения

1Л. Модели системы " атом + поле"

a) Квазиэнергетические состояния

b) Модель "одетого" атома

1.2. Упругие столкновения частиц в слабых полях

1.3. Интегрирование в замкнутой форме некоторых линейных систем дифференциальных уравнений

Глава 2. Модель "одетого" атома

2.1. Двухуровневый атом в классическом поле излучения

2.2. Спектр рассеяния двухуровневого атома в поле излучения
a) Вывод формулы для коэффициента Эйнштейна Апт
b) Спектр рассеяния системы "двухуровневый атом + поле излучения"
2.3. Времена жизни возбужденных состояний двухуровневого атома
2.4. Поляризация компаунд-системы при резонансном переходе
1 = 0 4А I
2.5. Атом водорода в электрическом поле
a) Поляризация атома водорода
b) Населенности штарковских уровней энергии
2.6. Трехуровневый атом в электрическом поле
Глава 3. Упругие столкновения в системе "атом + поле"
3.1 .Система "атом + поле + частица"
3.2. Деформация уровней компаунд-системы под влиянием внешнего
возмущения произвольной формы

a) Два идентичных атома в электрическом поле
b) Два различных атома в электрическом поле
3.3. Упругие столкновения и спектр резонансной флуоресценции
3.4. Определение смещения основного штарковского уровня по интенсивностям спектральных линий
Глава 4. Численное моделирование процесса взаимодействия атома с
внешним возмущением
4.1. Влияние смещения штарковского уровня на интенсивности спектральных линий
4.2. Действие дополнительных импульсов на интенсивности спектральных линий
4.3 .Моделирование упругого столкновения с буферной частицей
a) Ван-дер-ваальсово взаимодействие с нейтральным атом
b) Диполь-дипольное взаимодействие
4.4 Моделирование смещения уровня по интенсивностям спектральных
линий
Заключение
Библиографический список использованной литературы

Введение
Актуальность темы исследования. Полуклассическая теория взаимодействия излучения с веществом использует классическое электромагнитное поле, подчиняющееся уравнениям Максвелла, а оптические переходы между атомными уровнями рассматриваются согласно квантовой теории. Наряду с по-луклассической теорией используется квантовая теория, которая развивает, в основном, два направления. Первое основано на квантовомеханических уравнениях Ланжевена, учитывающих взаимодействие атома с полем и термостатом [1]. Второе направление квантовой теории использует уравнения для матрицы плотности. В этом случае электромагнитное поле рассматривается как квантовый осциллятор. Теория взаимодействия излучения с веществом использует как квантовый, так и полуклассический подход [2 - 24].
Значительный интерес представляет изучение различных релаксационных процессов в системе "атом + поле". Это распад резонансных полю уровней на уровни, не взаимодействующие с полем, некогерентное возбуждение частиц на рабочие уровни, например, широкополосным излучением, столкновения. Эти процессы учитываются обычно с помощью феноменологического ввода констант в уравнения для матрицы плотности [25 - 27].
Столкновительное взаимодействие частиц наиболее ярко проявляет себя в газообразных средах. Исследование характеристик контура спектральной линии первоначально проводилось в рамках теории уширения спектральных линий, которая была развита в основном для нужд диагностики плазмы[28 - 32]. В таких задачах обычно не учитывается влияние светового поля на форму линии. Это упрощение позволило детально установить связь контура линии со свойствами "уширяющих" частиц, в частности, проследить за тем, какие частоты излучаются (поглощаются) в ходе столкновения. С появлением лазеров стала развиваться нелинейная спектроскопия резонансного излучения, учитывающая влияние электромагнитного поля на оптические свойства среды [5 - 7

Глава 2. Модель ’’одетого” атома
§ 2.1. Двухуровневый атом в классическом поле излучения
Рассмотрим изолированную двухуровневую систему, свободную от внешних воздействий. Состояния такой системы описываются волновыми функциями
и = 0,9, + с2ф2,

(2.1.1)
ГГ| Г°Л
где Фі = А* > Ф2 =
и гамильтонианом НА. Функции Ф|,Ф2 удовлетворяют решению уравнений
НАщ =йш,ф,,
^тФг = ЙС02ф
и условию ортонормированности:
(ф,|ф,) = (1 0)- =1, (ф,|ф2> = (1 0)-

Состояния а находим из решения уравнения Шредингера
•тди й т— -Нм.

Уравнение (2.1.2) дает систему дифференциальных уравнений

V 0 Л V
ч^2 у ч 0 Йсо2у чС2у
(2.1.2)
(2.1.3)
которая имеет следующее решение:

ЧС21 СГ2)
/<В]Г

е '■ О
О е*

Тогда квантовые состояния двухуровневой системы будут иметь вид:
Щ — с іФі + с2іФг ~ Фіе

2^2 — “і” ^22^