Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Uspekhi Fizicheskih Nauk

Multiphoton ionization of atoms

Nikolai B. Delone

Published Jan 1, 1975• 44 citations
Publisher

Abstract

МНОГОФОТОННАЯ ИОНИЗАЦИЯ АТОМОВ Н. В. Делоне СОДЕРЖАНИЕ Введение 361 1. Специфические черты процесса многофотонной ионизации атомов 362 а) Теория Келдыша (362).б) Прямой процесс ионизации (364).в) Резонансный процесс ионизации (364).г) Спектр квазистационарных состояний системы атом -\-световое поле (364).д) Процессы, приводящие к ионизации атома в сильном световом поле (367).2. Теоретические методы описания процесса ионизации атома в световом поле 368 а) Используемые методы и области их применения (368).б) Метод теории возмущений (369).в) Квазиклассический метод (375).г) Заключение (376).3. Постановка эксперимента 377 а) Конкурирующие эффекты (377).б) Фоновые эффекты и их устранение (378).в) Диапазон изменения напряженности поля, при которой можно изучать нелинейный эффект (378).г) Измерение степени нелинейности, вероятности и сечения процесса многофотонной ионизации атомов (379).д) Лазерное излучение (382).е) Типичная постановка эксперимента (382).4. Прямой процесс многофотонной ионизации 384 а) Условия реализации (384).б) Наблюдение прямого процесса (384).в) Сечения прямого процесса ионизации (386).г) Основные итрги исследований (388). 5. Резонансный процесс многофотонной ионизации 389 а) Экспериментальные методы (390).1) Наблюдение частотной зависимости выхода ионов при фиксированной напряженности поля (390).2) Наблюдение зависимости выхода ионов от напряженности поля при фиксированной частоте излучения (391).3) Наблюдение зависимости величины к -д lg А г /д lg Q от частоты излучения (391).-б)Результаты исследования резонансного процесса ионизацпи (392).1) Идентифицируемые резонансы (393).2) Резонансы в эллиптически поляризованном поле (395).3) Резонансный процесс ионизации при большой напряженности поля.Неидентифицируемые резонансы .(396).-в)Основные итоги исследований (397).Заключение 398 Цитированная литература 399 ВВЕДЕНИЕ Взаимодействие атома с квантами света -фотонами -является одной из наиболее изученных глав физики микромира, стимулировавшей в начале века развитие квантовой механики.Однако за редкими исключениями все процессы, исследованные до последнего времени, были связаны с поглощением атомным электроном одного фотона.Рассмотрение однофотонных процессов определило всеобщий характер законов Эйнштейна, а также красной границы фотоэффекта.Между тем всегда было ясно, что, строго говоря, красная граница отсутствует, являясь не 1 УФН, т. 115, вып. 3 @ Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1975 г. *) См., например, обзор 62 .*•) См., например, монографию 63

DOI
10.3367/ufnr.0115.197503a.0361

Related papers

An atom in the radiation field of a multifrequency laser

Nikolai B. Delone, Viktor A Kovarskii, Anatolii V Masalov +1 more

АТОМ В ПОЛЕ ИЗЛУЧЕНИЯ МНОГОЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРА Н. Б. Делоне, В. А. Коварский, А. В. Масалов, Η. Ф. Перельман СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 617 2. Основные свойства многочастотного лазерного излучения 619 3. Степенные процессы в немонохроматическом поле 623 4. Возмущение атомного спектра в немонохроматическом поле 627 а) Резонансное возмущение атомных уровней (628).б) Нерезонансное возмущение атомных уровней (631). 5. Многофотонное возбуждение атомов 633 6. Нелинейная ионизация атомов 634 а) Прямой процесс многофотонной ионизации атомов (635).б) Туннельный эффект в переменном поле (638).в) Резонансный процесс ионизации атома (640).1. Резонансная ионизация излучением с узким спектром (644).2. Резонансная ионизация излучением с широким спектром (647).7. Заключение 649 Цитированная литература 651 1. ВВЕДЕНИЕ

Uspekhi Fizicheskih Nauk•Jan 1, 1980•13 citations

Resonance interaction of intense light with atoms

Nikolai B. Delone, В. П. Крайнов

1978 г.Апрель Том 124, вып. 4 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ HAVE 339.186.22РЕЗОНАНСНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИНТЕНСИВНОГО СВЕТА С АТОМАМИ Н. Б. Делоне, В. И. Крайнев СОДЕРЖАНИЕ 1. |Введение 619 2. Двухуровневая система 624 3. Спектры резонансной флуоресценции 629 4. Трехуровневая сдстема в резонансных полях 633 5. Многофотонное возбуждение 638 6. Резонансная ионизация атомов 643 7. Заключение 647 Цитированная литература 648 1. ВВЕДЕНИЕ В этом обзоре рассмотрена общая картина резонансных нелинейнооптических явлений, возникающих при взаимодействии света с атомами.Всюду рассмотрение будет проведено для простейшей моделивзолированный атом в монохроматическом классическом внешнем поле.Такая модель, с одной стороны, позволяет точно описать многочисленные элементарные процессы, а с другой стороны, является достаточно реалистичной.В настоящее время практически на любой частоте видимого диапазона можно получить излучение достаточно большой интенсивности с шириной спектра порядка естественной ширины атомных уровней или даже с меньшей шириной.Осуществление метода пересекающихся пучков,-светового и атомного,-позволяет не принимать во внимание аффект Допплера.Большая интенсивность лазерного излучения, а также высокая чувствительность детекторов фотонов и ионов позволяет использовать достаточно разреженные мишени и тем самым игнорировать вторичные процессы.Следует также иметь в виду, что именно такие идеальные условия оптимальны для широкого круга практически важных задач, связанных с селективным воздействием интенсивного лазерного излучения на атомарную среду.В первую очередь уточним содержание, которое мы вкладываем в понятие резонансного взаимодействия.Когда возникает речь о резонансе между частотой внешнего поля ω {или его высших гармоник) и частотой перехода ω ηη между определенными связанными состояниями электрона в атоме Е 1 % и Е%\ то всегда предполагается, что эти частоты близки.В простейшем случае однофотонного резонанса, о котором мы будем говорить вначале, условие близости имеет вид ω та ш тп = Е™ -Е 1 °\ где Е'£\ п -энергии связанных состояний в невозмущенном атомном спектре *).Из практики хорошо известно, что *) Всюду будут использованы единицы е = h = m e = 1.© Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1978.*) Уравнения (5) именуются часто «оптическими уравнениями Блоха».**) Dressed states (англ.).***) Dressed atom (англ.).

Uspekhi Fizicheskih Nauk•Jan 1, 1978•6 citations

Nonlinear and parametric effects in atomic rf spectroscopy

L. N. Novikov, G. V. Skrotskiǐ

НЕЛИНЕЙНЫЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В АТОМНОЙ РАДИОСПЕКТРОСКОПИИ Л. И. Новиков, Г. В. Скроцкий СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 449 2. Методы теоретического описания нелинейных аффектов в радиоспектро-451 скопии а) Полуклассическая теория магнитного резонанса в сильных радиочастотных полях (452).1) Постановка задачи (452); 2) Решение задачи в частных случаях (453).б) Квантовая теория нелинейных эффектов (456).1) Концепция атома, «одетого» полем (456); 2) Атом, «одетый» полем.Случай спина / = 1/2 (458); 3) Атом, «одетый» полем оптической частоты (461).3. Нелинейное взаимодействие атома с вращающимся радиочастотным полем 465 4. Нелинейное взаимодействие атомной системы с осциллирующим радиочастотным полем 470 а) Поле Hj (ί) параллельно полю Н о (470).б) Поле Н х (ί) перпендикулярно полю Н о (472).1) Многоквантовые переходы и эффект Блоха -Зигерта (473); 2) Резонансы когерентности (474).в) Магнитные свойства «одетого» атома в слабом постоянном магнитном поле (476).г) Магнитная релаксация в присутствии сильного радиочастотного поля (480).д) Взаимодействие атома с несколькими радиочастотными полями (482).1) Зееыановский спектр «одетого» атома в слабом магнитном поле (482); 2) Параметрическая конверсия частоты (485).Цитированная литература 486 1. ВВЕДЕНИЕ © Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1978.*) Возможности и границы применимости полуклассической теории взаимодействия двухуровневой системы с излучением'обсуждаются в содержательной работе Мавделя 74 .

Uspekhi Fizicheskih Nauk•Jan 1, 1978•3 citations

The nature of spontaneous radiation

Виталий Л. Гинзбург

1983 г. Август Том 140, вып. 4 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСЕЙX НАУВ МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ .535О ПРИРОДЕ СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В. Л. Гинзбург1. Спонтанное излучение, наряду с поглощением и индуцированным (вынужденным) излучением, принадлежит к числу основных, наиболее элементарных процессов, и с ним приходится иметь дело, особенно в оптике, буквально на каждом шагу.Как найти вероятность или интенсивность •спонтанного излучения, скажем, в случае атома при переходе электрона из какого-либо верхнего состояния в более низкое, хорошо известно: для этого нужно лишь вычислить некоторый матричный элемент, зависящий от волновых функций верхнего и нижнего состояний.Какова, однако, природа спонтанного излучения?Чем оно вызвано, является ли оно квантовым или классическим эффектом?Если читатель знает правильный ответ, который в достаточной мере тривиален, то пусть все же не спешит обвинить автора настоящей заметки в том, что он ломится в широко открытую дверь.Для того чтобы убедиться в существовании ^весьма распространенных недоразумений в вопросе о природе спонтанного излучения, достаточно, вероятно, будет «спросить соседа».Прежде чем решиться написать эту заметку, я и сам произвел такой «опрос», причем -с тем же результатом, о котором недавно сообщалось в литературе 1 .Именно, значительная часть опрошенных считает, что спонтанное излучение представляет собой результат существования нулевых колебаний электромагнитного поля, т. е. является квантовым эффектом.Между тем подобное мнение представляется неверным, поскольку спонтанное излучение света заведомо имеет место в классической теории и, вообще говоря, не может считаться квантовым явлением в большей мере, чем поглощение или индуцированное испускание.Недоразумения, с которыми приходится сталкиваться в вопросе о природе спонтанного излучения, порождены ходом исторического развития квантовой теории в целом и квантовой теории излучения в частности.Несколько конкретнее можно также отметить роль того факта, что в классической и квантовой теории излучения часто применяются разные методы, иначе ставится задача.Поэтому классический характер того или иного результата, получаемого квантовым путем (скажем, методом теории возмущений), может оказаться завуалированным.Вот почему нижеследующие замечания, быть может, представят известный интерес в историческом и методическом отношениях.2. Квантовые представления, особенно понятие о фотонах, пробивали •себе путь с исключительным трудом а > 3 .Достаточно напомнить, что введенная Эйнштейном в 1905 г.4 гипотеза о квантах света, развитая им 5

Uspekhi Fizicheskih Nauk•Jan 1, 1983•17 citations

Negative ion in a strong optical field

Павел Абрамович Головинский, Igor Yu. Kiyan

1. Введение.К настоящему времени, благодаря интенсивному раз витию лазеров, появилась возможность практического исследования в широком диапазоне частот излучения нелинейного взаимодействия атомных систем с электромагнитным излучением.Результатами такого взаимодействия может быть, в частности, нелинейное рассеяние света и многофотонная ионизация.Имеются обширные теоретические и экспериментальные исследова ния нелинейного взаимодействия атомов с сильным световым полем 3].Настоящий обзор посвящен нелинейным процессам в отрица тельных ионах, которые исследованы значительно менее подробно.Следует отметить, что энергия сродства атома к электрону всегда меньше его первого потенциала ионизации.Следовательно, для излуче ния лазера с определенной частотой процесс нелинейного фотораспада отрицательного иона всегда имеет меньший порядок нелинейности, чем процесс ионизации атома.В табл.I приведены степени нелинейности фотораспада различных отрицательных ионов для частот излучения различных лазеров.Указанные в табл.I энергии сродства взяты из ра боты [4].Остановимся сравнительно кратко на особенностях строения отри цательных ионов.Принципиальное отличие отрицательных ионов от атомов заключается в строении внешней оболочки, которая может содержать p или электрон.При переходе к внутренним оболочкам отличия отрицательного иона от атома стира ются.Поэтому всюду, где это не будет нарушать целостности изложе

Uspekhi Fizicheskih Nauk•Jan 1, 1990•8 citations

Scattering and emission of a quantum system in a strong electromagnetic wave

Ya. B. Zel’dovich

РАССЕЯНИЕ И ИЗЛУЧЕНИЕ КВАНТОВОЙ СИСТЕМОЙ В СИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЕ *) Я. Б. Зельдович СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 139 2. Эволюция системы 141 3. Излучение собственных состояний 3ϋ (г) 143 4. Двухуровневая система 145 5. Спонтанные переходы 147 6. Квазиэнергия и линейный штарк-эффект 147 7. Численные оценки 149 8. Заключительные замечания 149 'Список обозначений 150 Цитированная литература 151 1. ВВЕДЕНИЕВзаимодействие сильной монохроматической электромагнитной волны с квантовомеханической системой (атомом, молекулой) представляет особый интерес в связи с развитием мазеров и лазеров.Когерентное рассеяние монохроматической волны, зависимость сечения рассеяния и показателя преломления от амплитуды, когерентная тенерация гармоник, некогерентное излучение на собственных частотах атома, изменение этих частот под.влиянием волны -вот краткий неполный перечень возникающих вопросов.Эти эффекты рассмотрены в целом ряде работ, из которых назовем наиболее интересные 1 , в которых приведены также ссылки на предыдущие работы.При этом использовались различные методы: теория возмущений (с зависящим от времени потенциалом), матрица плотности (с учетом диссипации) и другие.В последнее время подробный и строгий обзор нестационарной теории возмущений дан Лангхоффом и др.2 .Вопросы излучения возмущенных состояний в обзоре 2 не рассматриваются.Однако наиболее последовательным, систематическим и в то же время простым методом является использование квазиэнергии и квазиэнергетических состояний (ниже кратко -КЭС).Поэтому в качестве методического усовершенствования, не претендуя на новые результаты, изложим метод квазиэнергии.В этом методе влияние классической электромагнитной волны на атом учитывается точно (по крайней мере в принципе), а спонтанное излучение -как малое диссипативное возмущение.Такой метод в точности эквивалентен стандартной теории свободного атома,

Uspekhi Fizicheskih Nauk•Jan 1, 1973•105 citations
МНОГОФОТОННАЯ ИОНИЗАЦИЯ АТОМОВ Н. В. Делоне СОДЕРЖАНИЕ Введение 361 1. Специфические черты процесса многофотонной ионизации атомов 362 а) Теория Келдыша (362).б) Прямой процесс ионизации (364).в) Резонансный процесс ионизации (364).г) Спектр квазистационарных состояний системы атом --световое поле (364).д) Процессы, приводящие к ионизации атома в сильном световом поле (367).2. Теоретические методы описания процесса ионизации атома в световом поле 368 а) Используемые методы и области их применения (368).б) Метод теории возмущений (369).в) Квазиклассический метод (375).г) Заключение (376).3. Постановка эксперимента 377 а) Конкурирующие эффекты (377).б) Фоновые эффекты и их устранение (378).в) Диапазон изменения напряженности поля, при которой можно изучать нелинейный эффект (378).г) Измерение степени нелинейности, вероятности и сечения процесса многофотонной ионизации атомов (379).д) Лазерное излучение (382).е) Типичная постановка эксперимента (382).4. Прямой процесс многофотонной ионизации 384 а) Условия реализации (384).б) Наблюдение прямого процесса (384).в) Сечения прямого процесса ионизации (386).г) Основные итрги исследований (388). 5. Резонансный процесс многофотонной ионизации 389 а) Экспериментальные методы (390).1) Наблюдение частотной зависимости выхода ионов при фиксированной напряженности поля (390).2) Наблюдение зависимости выхода ионов от напряженности поля при фиксированной частоте излучения (391).3) Наблюдение зависимости величины к -д lg А г /д lg Q от частоты излучения (391).-б)Результаты исследования резонансного процесса ионизацпи (392).1) Идентифицируемые резонансы (393).2) Резонансы в эллиптически поляризованном поле (395).3) Резонансный процесс ионизации при большой напряженности поля.Неидентифицируемые резонансы .(396).-в)Основные итоги исследований (397).Заключение 398 Цитированная литература 399 ВВЕДЕНИЕ Взаимодействие атома с квантами света -фотонами -является одной из наиболее изученных глав физики микромира, стимулировавшей в начале века развитие квантовой механики.Однако за редкими исключениями все процессы, исследованные до последнего времени, были связаны с поглощением атомным электроном одного фотона.Рассмотрение однофотонных процессов определило всеобщий характер законов Эйнштейна, а также красной границы фотоэффекта.Между тем всегда было ясно, что, строго говоря, красная граница отсутствует, являясь не 1 УФН, т. 115, вып. 3 @ Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1975 г. ) См., например, обзор 62 .•) См., например, монографию 63
АТОМ В ПОЛЕ ИЗЛУЧЕНИЯ МНОГОЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРА Н. Б. Делоне, В. А. Коварский, А. В. Масалов, Η. Ф. Перельман СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 617 2. Основные свойства многочастотного лазерного излучения 619 3. Степенные процессы в немонохроматическом поле 623 4. Возмущение атомного спектра в немонохроматическом поле 627 а) Резонансное возмущение атомных уровней (628).б) Нерезонансное возмущение атомных уровней (631). 5. Многофотонное возбуждение атомов 633 6. Нелинейная ионизация атомов 634 а) Прямой процесс многофотонной ионизации атомов (635).б) Туннельный эффект в переменном поле (638).в) Резонансный процесс ионизации атома (640).1. Резонансная ионизация излучением с узким спектром (644).2. Резонансная ионизация излучением с широким спектром (647).7. Заключение 649 Цитированная литература 651 1. ВВЕДЕНИЕ
1978 г.Апрель Том 124, вып. 4 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ HAVE 339.186.22РЕЗОНАНСНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИНТЕНСИВНОГО СВЕТА С АТОМАМИ Н. Б. Делоне, В. И. Крайнев СОДЕРЖАНИЕ 1. |Введение 619 2. Двухуровневая система 624 3. Спектры резонансной флуоресценции 629 4. Трехуровневая сдстема в резонансных полях 633 5. Многофотонное возбуждение 638 6. Резонансная ионизация атомов 643 7. Заключение 647 Цитированная литература 648 1. ВВЕДЕНИЕ В этом обзоре рассмотрена общая картина резонансных нелинейнооптических явлений, возникающих при взаимодействии света с атомами.Всюду рассмотрение будет проведено для простейшей моделивзолированный атом в монохроматическом классическом внешнем поле.Такая модель, с одной стороны, позволяет точно описать многочисленные элементарные процессы, а с другой стороны, является достаточно реалистичной.В настоящее время практически на любой частоте видимого диапазона можно получить излучение достаточно большой интенсивности с шириной спектра порядка естественной ширины атомных уровней или даже с меньшей шириной.Осуществление метода пересекающихся пучков,-светового и атомного,-позволяет не принимать во внимание аффект Допплера.Большая интенсивность лазерного излучения, а также высокая чувствительность детекторов фотонов и ионов позволяет использовать достаточно разреженные мишени и тем самым игнорировать вторичные процессы.Следует также иметь в виду, что именно такие идеальные условия оптимальны для широкого круга практически важных задач, связанных с селективным воздействием интенсивного лазерного излучения на атомарную среду.В первую очередь уточним содержание, которое мы вкладываем в понятие резонансного взаимодействия.Когда возникает речь о резонансе между частотой внешнего поля ω {или его высших гармоник) и частотой перехода ω ηη между определенными связанными состояниями электрона в атоме Е 1 % и Е%\ то всегда предполагается, что эти частоты близки.В простейшем случае однофотонного резонанса, о котором мы будем говорить вначале, условие близости имеет вид ω та ш тп = Е™ -Е 1 °\ где Е'£\ п -энергии связанных состояний в невозмущенном атомном спектре *).Из практики хорошо известно, что *) Всюду будут использованы единицы е = h = m e = 1.© Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1978.*) Уравнения (5) именуются часто «оптическими уравнениями Блоха».**) Dressed states (англ.).***) Dressed atom (англ.).
НЕЛИНЕЙНЫЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В АТОМНОЙ РАДИОСПЕКТРОСКОПИИ Л. И. Новиков, Г. В. Скроцкий СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 449 2. Методы теоретического описания нелинейных аффектов в радиоспектро-451 скопии а) Полуклассическая теория магнитного резонанса в сильных радиочастотных полях (452).1) Постановка задачи (452); 2) Решение задачи в частных случаях (453).б) Квантовая теория нелинейных эффектов (456).1) Концепция атома, «одетого» полем (456); 2) Атом, «одетый» полем.Случай спина / = 1/2 (458); 3) Атом, «одетый» полем оптической частоты (461).3. Нелинейное взаимодействие атома с вращающимся радиочастотным полем 465 4. Нелинейное взаимодействие атомной системы с осциллирующим радиочастотным полем 470 а) Поле Hj (ί) параллельно полю Н о (470).б) Поле Н х (ί) перпендикулярно полю Н о (472).1) Многоквантовые переходы и эффект Блоха -Зигерта (473); 2) Резонансы когерентности (474).в) Магнитные свойства «одетого» атома в слабом постоянном магнитном поле (476).г) Магнитная релаксация в присутствии сильного радиочастотного поля (480).д) Взаимодействие атома с несколькими радиочастотными полями (482).1) Зееыановский спектр «одетого» атома в слабом магнитном поле (482); 2) Параметрическая конверсия частоты (485).Цитированная литература 486 1. ВВЕДЕНИЕ © Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», «Успехи физических наук», 1978.*) Возможности и границы применимости полуклассической теории взаимодействия двухуровневой системы с излучением'обсуждаются в содержательной работе Мавделя 74 .
1983 г. Август Том 140, вып. 4 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСЕЙX НАУВ МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ .535О ПРИРОДЕ СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В. Л. Гинзбург1. Спонтанное излучение, наряду с поглощением и индуцированным (вынужденным) излучением, принадлежит к числу основных, наиболее элементарных процессов, и с ним приходится иметь дело, особенно в оптике, буквально на каждом шагу.Как найти вероятность или интенсивность •спонтанного излучения, скажем, в случае атома при переходе электрона из какого-либо верхнего состояния в более низкое, хорошо известно: для этого нужно лишь вычислить некоторый матричный элемент, зависящий от волновых функций верхнего и нижнего состояний.Какова, однако, природа спонтанного излучения?Чем оно вызвано, является ли оно квантовым или классическим эффектом?Если читатель знает правильный ответ, который в достаточной мере тривиален, то пусть все же не спешит обвинить автора настоящей заметки в том, что он ломится в широко открытую дверь.Для того чтобы убедиться в существовании ^весьма распространенных недоразумений в вопросе о природе спонтанного излучения, достаточно, вероятно, будет «спросить соседа».Прежде чем решиться написать эту заметку, я и сам произвел такой «опрос», причем -с тем же результатом, о котором недавно сообщалось в литературе 1 .Именно, значительная часть опрошенных считает, что спонтанное излучение представляет собой результат существования нулевых колебаний электромагнитного поля, т. е. является квантовым эффектом.Между тем подобное мнение представляется неверным, поскольку спонтанное излучение света заведомо имеет место в классической теории и, вообще говоря, не может считаться квантовым явлением в большей мере, чем поглощение или индуцированное испускание.Недоразумения, с которыми приходится сталкиваться в вопросе о природе спонтанного излучения, порождены ходом исторического развития квантовой теории в целом и квантовой теории излучения в частности.Несколько конкретнее можно также отметить роль того факта, что в классической и квантовой теории излучения часто применяются разные методы, иначе ставится задача.Поэтому классический характер того или иного результата, получаемого квантовым путем (скажем, методом теории возмущений), может оказаться завуалированным.Вот почему нижеследующие замечания, быть может, представят известный интерес в историческом и методическом отношениях.2. Квантовые представления, особенно понятие о фотонах, пробивали •себе путь с исключительным трудом а > 3 .Достаточно напомнить, что введенная Эйнштейном в 1905 г.4 гипотеза о квантах света, развитая им 5
1. Введение.К настоящему времени, благодаря интенсивному раз витию лазеров, появилась возможность практического исследования в широком диапазоне частот излучения нелинейного взаимодействия атомных систем с электромагнитным излучением.Результатами такого взаимодействия может быть, в частности, нелинейное рассеяние света и многофотонная ионизация.Имеются обширные теоретические и экспериментальные исследова ния нелинейного взаимодействия атомов с сильным световым полем 3].Настоящий обзор посвящен нелинейным процессам в отрица тельных ионах, которые исследованы значительно менее подробно.Следует отметить, что энергия сродства атома к электрону всегда меньше его первого потенциала ионизации.Следовательно, для излуче ния лазера с определенной частотой процесс нелинейного фотораспада отрицательного иона всегда имеет меньший порядок нелинейности, чем процесс ионизации атома.В табл.I приведены степени нелинейности фотораспада различных отрицательных ионов для частот излучения различных лазеров.Указанные в табл.I энергии сродства взяты из ра боты [4].Остановимся сравнительно кратко на особенностях строения отри цательных ионов.Принципиальное отличие отрицательных ионов от атомов заключается в строении внешней оболочки, которая может содержать p или электрон.При переходе к внутренним оболочкам отличия отрицательного иона от атома стира ются.Поэтому всюду, где это не будет нарушать целостности изложе
РАССЕЯНИЕ И ИЗЛУЧЕНИЕ КВАНТОВОЙ СИСТЕМОЙ В СИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЕ *) Я. Б. Зельдович СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 139 2. Эволюция системы 141 3. Излучение собственных состояний 3ϋ (г) 143 4. Двухуровневая система 145 5. Спонтанные переходы 147 6. Квазиэнергия и линейный штарк-эффект 147 7. Численные оценки 149 8. Заключительные замечания 149 'Список обозначений 150 Цитированная литература 151 1. ВВЕДЕНИЕВзаимодействие сильной монохроматической электромагнитной волны с квантовомеханической системой (атомом, молекулой) представляет особый интерес в связи с развитием мазеров и лазеров.Когерентное рассеяние монохроматической волны, зависимость сечения рассеяния и показателя преломления от амплитуды, когерентная тенерация гармоник, некогерентное излучение на собственных частотах атома, изменение этих частот под.влиянием волны -вот краткий неполный перечень возникающих вопросов.Эти эффекты рассмотрены в целом ряде работ, из которых назовем наиболее интересные 1 , в которых приведены также ссылки на предыдущие работы.При этом использовались различные методы: теория возмущений (с зависящим от времени потенциалом), матрица плотности (с учетом диссипации) и другие.В последнее время подробный и строгий обзор нестационарной теории возмущений дан Лангхоффом и др.2 .Вопросы излучения возмущенных состояний в обзоре 2 не рассматриваются.Однако наиболее последовательным, систематическим и в то же время простым методом является использование квазиэнергии и квазиэнергетических состояний (ниже кратко -КЭС).Поэтому в качестве методического усовершенствования, не претендуя на новые результаты, изложим метод квазиэнергии.В этом методе влияние классической электромагнитной волны на атом учитывается точно (по крайней мере в принципе), а спонтанное излучение -как малое диссипативное возмущение.Такой метод в точности эквивалентен стандартной теории свободного атома,