Можно ли объединить два фотона разных энергий, чтобы получить один фотон более высокой (комбинированной) энергии?

Сам вопрос довольно понятен. Я спросил об этом своего учителя химии, когда он занимался фотоэлектрическим эффектом, обучая строению атома, и он просто пожал плечами.

Один из возможных механизмов, который я придумал, — это атом с неспаренным электроном (скажем, водород), который поглощает один фотон и перескакивает на более высокий энергетический уровень, а затем сразу же подвергается удару другого фотона с другой энергией, что поднимает его до еще более высокий уровень. Затем, наконец, электрон возвращается в свое собственное невозбужденное состояние, испуская не два, а только один фотон, который имеет энергию обоих исходных фотонов, идеально комбинируя фотоны.

Правилен ли этот механизм? Встречается ли оно в природе? Есть ли у фотонов другие способы слияния? или они вообще не сливаются?

Как отметил @lemon, у этого есть много применений.

Ответы (1)

Чтобы ответить на вопрос в заголовке, да, смотрите эту ссылку . Также возможно объединить больше фотонов, чтобы получить более совершенные гармоники. Для этого у вас есть список, который вы можете использовать, чтобы быстро получить информацию о Википедии по этой ссылке .

Теперь, что касается механизма, который вы предложили, в принципе он мог бы работать, но вы должны принять во внимание правила отбора , которые допускают только некоторый переход между уровнями энергии в системе, в вашем случае атом водорода. Что это означает, так это следующее. Скажем, атом водорода находится в основном состоянии. 0 . Первый фотон изменяет это состояние н а второй от штата н констатировать м . Теперь, если переход от м к 0 не разрешено правилами отбора, то ваш механизм не будет работать так, как вы предполагали. Однако вы можете получить 2 фотона с энергией, отличной от исходной.

Этот (и всякий) ответ должен дать понять, что сделать это в свободном пространстве невозможно , а происходит во взаимодействии с материальной средой.
Во-первых, на странице Википедии о генерации второй гармоники упоминается, что это процесс, который может объединять фотоны одной частоты (следовательно, одинаковой энергии). Нет ли способа комбинировать фотоны разных энергий? Во-вторых, я не понял ту часть, где вы упомянули, что в итоге я могу получить два фотона с разными энергиями. Так ли это, что электрон избирательно поглощает часть энергии фотона, которая дает ему достаточную энергию для перехода на более высокий уровень?
В-третьих, как упомянул @dmckee, поскольку генерация второй гармоники требует взаимодействия с материальными средами, не являются ли эти два явления двумя сторонами одной медали, когда мы, электроны атомов материала, поглощаем и переизлучаем эти фотоны?
О добавлении 2-х фотонов разных энергий. По второй ссылке (та, что со списком нелинейных процессов) машете Sum Frequency Generation .
Второй. Я буду использовать числа для обозначения уровней. Итак, электрон (система) находится на уровне 0. Первый фотон заставляет электрон прыгнуть на уровень 3, а затем приходит второй фотон и заставляет электрон прыгать с 3 на 7. Просто для примера, первый фотон имеет энергию 3- 0=3Дж, а второй фотон имеет энергию 7-3=4Дж. Это просто цифры, не считайте их физически точными. Теперь, после некоторого времени пребывания на уровне 7, электрон перейдет на более низкие уровни, и он может перейти с 7 на 6, а затем на 0. Это делается при наличии фотона с энергией 7-6=1 Дж и другого с 6- 0=6Дж энергии. Они разные.
И третий вопрос, я не скажу, что случаи генерации гармоники и водородного перехода похожи. В случае с атомом H переход происходит только для некоторых длин волн, поэтому смешивание длин волн можно производить только с использованием определенных значений. Это происходит только из-за того, что фотоны должны поглощаться атомом. В случае с гармониками явление не зависит от длины волны в том смысле, что оно не ограничено какими-то отдельными ее значениями. Здесь я могу ошибаться, но судя по материалам, которые я видел, эта штука представлена ​​для "любой" длины волны.
При сравнении уровней энергии, при которых электрон останавливается при этом, падая. Что заставляет его остановиться? Как он выбирает, где остановиться?
Можно ли объединить два фотона разных энергий, чтобы получить один фотон более высокой (комбинированной) энергии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v