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, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

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.