Многофотонная ионизация атома (молекулы). РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Многофотонная ионизация атома (молекулы) - образование иона в результате поглощения в одном элементарном акте одновременно неск. фотонов. M. и. является частным случаем более общего процесса многофотонного поглощения, включающего ещё и многофотонное возбуждение атома, и многофотонную диссоциацию молекул. M. и. происходит при энергии фотона

_и (V_и - ионизационный потенциал ),когда процесс однофотонной ионизации (фотоионизации) невозможен, но суммарная энергия поглощённых m фотонов

и. Целая часть величины

наз. степенью многофотонности (степенью нелинейности) процесса M. и. Многофотонная ионизация является одним из предельных случаев единого процесса перехода электрона из связанного состояния в атоме в свободное под действием переменного электрич. поля при

(др. предельный случай - туннельный эффект). Переход электрона в свободное состояние при поглощении т фотонов происходит не по реальным связанным возбуждённым состояниям - уровням энергии

в спектре атома (такие переходы невозможны ни при какой энергии фотонов ввиду ангармоничности атомного спектра), а с нарушением закона сохранения энергии в соответствии с неопределённости соотношением

Рис. 1. Зависимость сечения многофотонной ионизации

от частоты излучения

; сплошная линия - для линейно поляризованного излучения, штриховая линия - для циркулярно поляризованного излучения.

Вероятность w одноврем. поглощения атомом т фотонов при M. и. связана с интенсивностью излучения I степенным соотношением

т. е. резко зависит от напряжённости электрич. поля E световой волны. T. о., M. и.- нелинейная (по интенсивности излучения) ионизация. Сечение M. и.

определяется свойствами конкретного ионизуемого атома (молекулы), частотой и поляризацией ионизующего излучения. Для расчётов величин

используют нестационарную возмущений теорию. Типичный вид зависимости

приведён на рис. 1. Резонансные максимумы обусловлены реализацией промежуточных резо-нансов между частотой излучения (энергией фотона

i и энергией переходов из основного в возбуждённые состояния в спектре атома (молекулы). В слабом поле ионизующего излучения резонансные частоты определяются спектром атома. В сильном поле энергии переходов изменяются из-за динамич. поляризуемости атома (Штарка эффект в переменном поле). Для большинства частот излучения, когда промежуточные резонансы не возникают, процесс M. и. наз. прямым (рис. 2, справа); при наличии промежуточного резонанса с нек-рым возбуждённым состоянием

- резонансным (рис. 2, слева). Вероятность прямого процесса M. и. описывается приведённым выше степенным соотношением; вероятность резонансного процесса определяется свойствами резонансного состояния.

Рис. 2. Схема процесса многофотонной ионизации: справа - прямой процесс; слева - резонансный.

M. и. не имеет порога по интенсивности излучения, однако для реализации достаточно большой вероятности M. и. необходима очень большая интенсивность излучения, достижимая лишь при использовании лазеров. Процесс M. и. большинства атомов, а также MH. молекул детально изучен экспериментально. Методом нестационарной теории возмущений выполнено большое число расчётов сечений M. и. Результаты расчётов удовлетворительно согласуются с результатами экспериментов.

M. и. характерна для взаимодействия интенсивного лазерного излучения с разреженными газами; в плотных газах при давлениях от носк. торр и выше происходит лавинная ионизация (см. Лавана электронная).

Большая вероятность M. и. при больших интенсивностях излучения приводит к отсутствию красной границы

при взаимодействии излучения (в частности, света) с газами, т. е. к отсутствию области прозрачности за счёт появления многофотонпого поглощения излучения.

Резонансный процесс M. и. лежит в основе метода многофотонной резонансной спектроскопии, к-рый характеризуется высокой селективностью по частоте и большой эффективностью регистрации.

Литература по многофотонной ионизации атомов (молекул)

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.