Атомные переходы и плотность: уточнение

Лазер проходит через кювету, содержащую пары щелочного элемента, вызывающего атомные переходы. Мне сказали, что формула для атомной плотности в ячейке Рубидия, например, дается как:

Н "=" − 1 о л п ⁡ я я 0
где:

  • о сечение и обратно пропорциональна температуре T

  • л длина ячейки

  • я / я 0 передача сигнала на вершинах

Но у меня есть несколько вопросов:

  1. Соответствует ли «атомная плотность» «атомам в единице объема, участвующим в процессе вынужденного излучения»?

  2. Является о сечение для конкретного перехода? (например, переход Рубидия Д 2 )

  3. Н зависит от температуры. Связано ли это с тем, что чем выше температура, тем электроны атома могут иметь больше энергии и занимать больше внешних уровней?

  4. Если клетка освещается синим светом, пики более глубокие (эффект светоиндуцированной атомной десорбции (LIAD)) и при Т постоянный, Н принимает более высокое значение. Как правило, некоторые атомы рубидия прикрепляются к клеточным стенкам, и синий свет дает им энергию за то, что они «свободны». Н рассчитывается по отношению к атомам, которые эффективно совершают атомный переход (благодаря глубине пиков и сигме, верно?), а атомы, прикрепленные к стенкам, не учитываются. Это правильно? Таким образом, синий свет позволяет (части) неприсоединенных атомов дать переход и быть подсчитанными в Н . Вероятно, это рассуждение сбивает с толку, я пытаюсь ответить на вопрос «Почему пики глубже и N выше, если я использую синий свет?»

Ответы (1)

1) соответствует ли «атомная плотность» «атомам в единице объема, участвующим в процессе вынужденного излучения»?

«Атомная плотность» означает общее количество атомов рубидия в объеме газа, а не только тех, которые участвовали в процессе поглощения/испускания.

2) есть о сечение для конкретного перехода? (например, переход Рубидия Д 2 )

Да, это поперечное сечение для конкретной длины волны лазера и температуры/давления/концентрации газа.

3) Н зависит от температуры. Не связано ли это с тем, что чем выше температура, тем электроны атома могут иметь больше энергии и занимать больше внешних уровней?

На самом деле, Н не зависит от температуры, так как в ячейке всегда находится одно и то же число атомов Rb в объеме, независимо от того, насколько она горячая. Пока о зависит от температуры, это уравновешивается температурной зависимостью я .

Это может показаться запутанным, но имеет простое объяснение: повышение температуры снижает о потому что ширина линии перехода увеличивается (из-за примесного доплеровского уширения или уширения давлением). Но это также означает, что я уменьшится, так как сечение поглощения уменьшилось.

С другой стороны, вы можете видеть это из того факта, что уравнение

Н "=" − 1 о л л н я я 0
это просто переформулировка закона Бера (из школьного курса химии):
я "=" я 0 е − л Н о
где Н число атомов в объеме, константа.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Основываясь на ссылке, которую восход солнца дал в комментариях, установка на самом деле представляет собой ячейку с избыточным твердым Rb, которая нагревается для создания давления пара. Таким образом, в этой установке Н не является постоянным, а зависит от давления паров твердого/жидкого Rb как функции температуры. Так что это не имеет ничего общего с атомными электронами и уровнями, а скорее из школьной химии.

4) Если клетка освещена синим светом, пики становятся более глубокими (эффект LIAD) и - при сохранении постоянной T - N принимает более высокое значение. Как правило, некоторые атомы рубидия атакуют клеточные стенки, и синий свет дает им энергию за то, что они «свободны». N рассчитывается по отношению к атомам, которые эффективно совершают атомный переход (благодаря глубине пиков и сигме, верно?), а атомы, атакованные на стенки, не учитываются. Это правильно? Таким образом, синий свет позволяет (части) экс-атакующим атомам дать переход и засчитаться в N. Наверное, это рассуждение сбивает с толку, я пытаюсь ответить на вопрос «почему пики глубже, а N выше, если Я использую синий свет?»

Если вы посветите на ячейку синим светом, твердый Rb на стенках ячейки оторвется и перейдет в паровую фазу, и, таким образом, Н увеличивается. Таким образом я будет уменьшаться (поскольку больше атомов Rb поглощает лазер), делая пики поглощения более глубокими.

Спасибо, я понял ваше объяснение, но как N может быть константой? cfa.harvard.edu/~dphil/work/rbmaser/masernotes.pdf
@sunrise: В своем вопросе вы не упомянули, что пары Rb образуются в результате равновесия твердого тела и газа над твердым Rb, поэтому я предположил, что ваша ячейка представляет собой закрытую систему, в которой температура была выше точки, при которой все Rb будет в паровой фазе, что иногда бывает с газовыми ячейками. Однако в предоставленной вами ссылке это не так; избыток твердого Rb используется в часах CPT, о которых вы говорите, поэтому существует температурная зависимость от Н (это хороший пример того, почему вам нужно убедиться, что вы предоставили адекватную справочную информацию, прежде чем задавать вопрос).
Мне жаль. Подробной информации о "рубидиевом элементе" мне не дали, сказали "в сети можно найти данные о плотности и температуре".
@sunrise: А, хорошо, все в порядке. Вы видите ячейку, или она спрятана внутри оборудования? Если вы сможете его увидеть, вы сможете (?) увидеть, есть ли в нем твердый Rb. В качестве альтернативы вы можете спросить парня, работающего в лаборатории, использует ли ячейка твердый Rb с парами Rb в равновесии над ней. Но да, если присутствует твердый Rb, то Н будет зависеть от температуры (поскольку при нагревании часть твердого Rb превратится в газ, который и будет обнаружен лазером).
Ок, спасибо, спрошу! :) Я только что обновил вопрос. Если сможете ответить на последний вопрос, буду очень признательна!
Атомные переходы и плотность: уточнение
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v