Явища багатофотонного поглинання: збудження і іонізація атомів, зовнішній і внутрішній фотоефекти. Пугач І. П

Якщо в результаті взаємодії народжується m фотонів і зникає n-m, то це n-фотонний процес. Ці процеси відбуваються миттєво і одночасно. Фотон не може поглинутись , енергія між рівнями велика. Якщо , але - двофотонний процес.

Батофотонне поглинання.

Для спостереження використовуємо пари Cs і рубіновий лазер . Промінь рубінового лазера фокусується в області знаходження парів Cs. В Cs відбувається двофотонне поглинання (через віртуальний рівень (пунктир)). Потім спонтанний перехід на нижчий рівень – випромінювання, яке спостерігаємо за допомогою правого (на мал.) фотодетектора Ф. Воно резонансно залежить від температури а також від потужності лазера.

Багатофотонна іонізація

Спостерігається в парах Na. Енергія іонізації Na в 7 разів більша за енергію кванта, яким опромінюється. Одночасне поглинання 7 фотонів викликає іонізацію. Схема досліду та ж сама, тільки додаються конденсатори (прямокутник на мал.): коли з’являються іони, виникає струм.

Двофотонний процес при зовнішньому фотоефекті.

Тут існує червона границя: якщо (робота виходу), то ефекту не буде, але в нелінійному процесі, якщо , то фотоефект буде. Для досліду береться фотокатод з відомою червоною межею і опромінюється короткими імпульсами (10^-10 с), щоб відрізнити очікуємий ефект від термоелектронної емісії. Світло пускають під великим кутом (>80⁰), щоб не нагрівати катод. На осцилографі ми спостерігаємо імпульс лазера та фотоелектронів. Імпульс електронів завжди коротший, бо нелінійні явища починаються з певної потужності накачки (Але це не порогове явище! З підвищенням потужності накачки просто підвищується імовірність спостереження цього явища).

Внутрішній фотоефект.

- немає фотоефекту, а при - буде. ( - рівень зони провідності, - валентна) Відоме нелінійне явище – просвітлення середовища при зростанні потужності опромінення, але це однофотонне явище. Внутрішній двофотонний фотоефект призводить до протилежного явища – затемнення. Пояснення: відбувається двофотонне поглинання, електрони переходять в зону провідності і починають поглинати світло. Тобто співіснують поглиняння дфовотонне і електронами в зоні провідності. Цей ефект використовується в лазерах з гігантським імпульсом, де треба збільшити тривалість імпульсу.

Поиск по сайту: