- •Розділ 4 взаємодія випромінювання з атомними системаи
- •Лекція 8 Спонтанне та вимушене випромінювання. Поглинання
- •8.2. Спонтанне і вимушене випромінюваненя; поглинання
- •8.3. Форма спектральної лінії (класична фізика)
- •8.4.Коефіцієнт Айнштайна
- •Лекція 9 Ймовірності вмушеного випромінювання та поглинання
- •9.1. Поглинання і вимушене випромінювання.
- •Лекція 10 Спонтанне випромінювання та зв’язок між коефіцієнтами Айнштайна
- •13.1. Спонтанне випромінювання.
- •10.2. Зв’язок між коефіцієнтами і.
- •Лекція 11 Матриця густини та сприйнятливість ансамбля атомів
- •11.1. Матриця густини
- •11.2. Сприйнятливість ансамбля атомів
- •11.3. Насичення.
- •11.4. Фізичне проявлення сприйнятливості
- •Лекція 12 Показник підсилення та його частотні залежності
- •12.1. Переходи між виродженими рівнями
- •12.2. Показник підсилення
- •12.2. Однорідне і неоднорідне розширення лінії
- •12.3.Насичення підсилення в системах з однорідним і неоднорідним розширенням
- •12.4. Випалювання провалів.
12.4. Випалювання провалів.
Щоб краще відчути різницю в поведінці принасиченні середовищ з однорідним і неоднорідним розширенням, розглянемо наступний випадок. На середовище одночасно діють сильне поле з частотою і дуже слабий сигнал з частотою . Вимірюється показник підсилення Треба знайти форму лінії підсилення для однорідного і неоднорідного середовищ. Схема уявного експерименту наведена на рис.2.1.
Рис.12.1. Схема уявного експерименту
Розглянемо однорідний випадок. Підсилення на частоті згідно (12.16) має значення:
(12.31)
де – різниця населеностей в присутності сильного поля на частоті . Взявши її значення з формули (12.18)
(12.32)
де – амплітуда сильного поля з частотою , а ненасичена лінія підсилення (), Основний результат полягає в тому, що має тут залежність від частоти, що і , але зменшене по величині на множник, що знаходиться в формулі (12.32) в квадратних дужках.
При наявності середовища з неоднорідним розширенням ситуація стає складнішою. Перепишемо (12.25) використовуючи (12.26) у такій формі:
Підінтегральний вираз пропорційний вкладу – го однорідного пакету з підсиленням на частоті Отже вираз у квадратних дужках показує, як зменшується цей вклад через насичуюче поле на частоті Таким чином підсилення слабкого пробного сигналу з частотою в присутності насичуючого поля з частотою рівне ненасиченому підсиленню , помноженому на фактор локального ослаблення
(12.33)
Головна особливість (12.33) полягає в тому, що практично всюди співпадає з , за виключенням області поблизу частоти насичуючого поля ширина якої приблизно рівна
(12.34)
Показник підсилення на частоті зменшується в () раз. Інтенсивність насичення визначається по формулі (12.30). Вказану область зменшеного підсилення здебільшого називають “проволом”, або провалом Лемба, а описане явище — випалюванням провалу. Профіль лінії підсилення пробного сигналу наведений на рис.12.2а для середовища з однорідно розширеною лінією, а нарис.12.2б — з неоднорідно розширеною лінією.
а) б)
Рис.12.2 . Показник підсилення слабого пробного сигналу з частотою в присутності насичуючого поля з частотою у випадку однорідного (а) і неоднорідного (б) розширення лінії контуру підсилення.