Активная лазерная спектроскопия - один из методов нелинейной спектроскопии,
исследующий поглощение или рассеяние пучка света в среде, в к-рой
предварительно (с помощью дополнит. лазерного излучения определ. частот)
селективно возбуждены и (или) сфазированы изучаемые оптич. моды .Такое активное лазерное "приготовление" среды (накачка) меняет картину взаимодействия зондирующего (пробного) излучения со средой.
Активная лазерная спектроскопия основана на эффекте нелинейного взаимодействия интенсивного
лазерного излучения и оптич. среды. Мощное излучение накачки нарушает
термо-динамич. равновесие в среде, наводит корреляции между образующими
её частицами, возбуждает определ. внутр. движения в них и т. п., а более
слабое зондирующее излучение выявляет наведённые возмущения и кинетику
их затухания.
Методы активной лазерной спектроскопии отличаются типом исследуемого резонанса, характером оптич. отклика среды, а также способом зондирования и измеряемым параметром (интенсивность, фаза, поляризация). А. л. с. поглощения исследует оптич. резонанс среды, проявляющийся в одно- или многофотонном поглощении света; А. л. с. рассеяния - резонанс, проявляющийся в рассеянии света
(комбинационном, рэлеевском, Мандельштама - Бриллюэна,
гиперкомбинационном, гиперрэле-евском и т. п.). Оптич. отклик среды на
воздействие волн накачки и зондирующего излучения может быть когерентным
(связанным с наведённой нелинейной оптич. поляризацией среды) или
некогерентным (связанным с оптически-индуцированным возмущением
населённостей уровней энергии), соответственно различают когерентную и
некогерентную А. л. с.
Активная лазерная спектроскопия наз. стационарной или нестационарной в зависимости от того,
исследуется установившийся (стационарный) или неустановившийся
(переходный, нестационарный) оптич. отклик среды. В последнем случае для
возбуждения и зондирования среды используются короткие лазерные
импульсы, длительность к-рых меньше характерных времён установления и
релаксации исследуемых возбуждённых состояний среды.
С помощью зондирующего излучения можно
изучать модуляцию оптич. характеристик среды (модуляц. вариант А. л. с.), вызываемую
излучением накачки; кроме того, благодаря возмущению среды накачкой могут появляться
новые спектральные или пространств. компоненты
зондирующего излучения, на их исследовании основан генерац. вариант А. л. с.
Разл. способы возбуждения и зондирования, применяемые в А. л. с., приведены
на рис. на примере двухуровневой системы.
Схема возбуждения (вверху) и зондирования (внизу) в активной лазерной спектроскопии на примере двухуровневой системы: а
- однофотонное возбуждение (возбуждение за счет однофотонного
поглощения) и однофотонное зондирование с помощью регистрации изменений в
поглощении или усилении (пунктир); б - возбуждение с помощью
двухфотонного поглощения и комбинационного рассеяния света
(КРС); зондирование осуществляется за счёт антистоксова или стоксова
(пунктир) КРС, а также двухфотонного поглощения или усиления (пунктир).
В случае стационарной когерентной А.
л. с. изотропных сред и центросимметричных кристаллов нелинейная оптич. поляризация
Р среды может быть описана кубичным по амплитудам световых полей членом
разложения:
(1)
Здесь
- компоненты тензора нелинейной оптич. восприимчивости (см. Поляризуемость)3-го порядка (
-
индексы декартовых координат); частота исследуемого сигнала 
является алге-браич. суммой частот, вводимых в среду полей
(т. е. 
), нек-рые из к-рых могут оказаться отрицательными. D - численный коэф.,
учитывающий возможное вырождение среди частот 
.
Одно или неск. полей 
(
=1, 2, 3), вводимых
в среду, могут быть сильными (накачка), остальные - слабыми. При приближении
одной из частот 
либо одной из их линейных комбинаций (
и т. п.) к частоте разрешённого квантового перехода в исследуемой среде компоненты
нелинейной восприимчивости 
испытывают дисперсию. Соответственно, испытывают дисперсию и параметры эл--магн.
волны, источником для к-рой служит нелинейная поляризация (1). Стационарная
когерентная А. л. с. с использованием лазерного излучения относительно невысокой
интенсивности (для к-рого в разложении поляризации существен только
первый нелинейный член) тождественна че-тырёхфотонной нелинейной спектроскопии.
Для примера рассмотрим стационарную
когерентную спектроскопию двухфотонного поглощения (ДФП) света. В генерац. варианте
эта схема формально описывается восприимчивостью 
, где все частоты 
(частоты волн накачки) подбираются так, что суммарная частота сканирует область
вблизи частоты 
перехода, разрешённого в ДФП, т. е. 
;
- частота пробной волны.
Как правило, для реализации генерац.
схем когерентной А. л. с. необходимо выполнение условий фазового синхронизма (в данном случае
,
где 
- волновые
векторы плоских волн с частотами 
соответственно). Модуляц. вариант когерентной спектроскопии ДФП описывается
восприимчивостью 
,
при 
(
- частота волны
накачки, 
- зондирующей волны). При накачке диэлектрич. проницаемость среды на частоте
зондирующей волны 
равна 
(2)
(
-
диэлектрич. проницаемость среды в отсутствие накачки). При 
восприимчивость
имеет мнимую часть; поэтому при 
появляется добавка к мнимой части у диэлектрич. проницаемости 
,
а следовательно, и дополнит. поглощение на частоте 
,
индуцированное полем накачки на частоте 
;
это поглощение добавляется к обычному линейному поглощению на частоте 
.
Вещественная составляющая 
даёт добавку к показателю преломления среды на частоте зондирующего излучения.
Для реализации модуляц. схем когерентной А. л. с. не требуется применять
спец. мер для выполнения условий синхронизма: здесь они выполняются
автоматически. Для описанной выше схемы когерентной спектроскопии ДФП
Одним из методов А. л. с. является когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния
света. С помощью А. л. с. удаётся решать задачи, недоступные др.
методам спектроскопии поглощения или рассеяния света, значительно
увеличить информативность оптич. спектроскопии, повысить отношение
сигнал/шум на выходе традиц. спектрометров, улучшить их спектральное, пространственное и временное разрешение.
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
