Language
Country/Area
No result found
От теории к эксперименту: как Мария Гепперт-Майер предсказала двухфотонное поглощение?
Двухфотонное поглощение (ДФП) — это увлекательное явление в атомной физике, концепция, корни которой уходят в научные исследования начала 20 века. Мария Гепперт Майер впервые предсказала этот процесс в 1931 году в своей докторской диссертации и показала, как фотоны могут влиять на возбужденные состояния атомов или молекул в различных условиях. С развитием науки и техники, особенно с изобретением лазера, эта теория вскоре была подтверждена экспериментами и привлекла широкое внимание научного сообщества.
Двухфотонное поглощение определяется как одновременное поглощение двух фотонов в виртуальном энергетическом состоянии, которое переводит атом или молекулу из одного состояния в более высокое энергетическое состояние.
Двухфотонное поглощение является не только важной теорией в атомной физике, но и представляет собой нелинейный оптический процесс, где вероятность поглощения пропорциональна квадрату интенсивности света. С развитием лазеров и других источников света высокой интенсивности ученые могут наблюдать двухфотонное поглощение в некоторых материалах, что открывает новый способ изучения взаимодействия света и вещества.
Стоит отметить, что процесс двухфотонного поглощения можно разделить на вырожденное поглощение, происходящее на фотонах одинаковой частоты, и невырожденное поглощение, происходящее на фотонах разных частот. Предсказания Майер заложили основу для изучения этого сложного явления, однако в то время ее теория не получила широкого распространения, и лишь спустя десятилетия люди начали воспринимать ее работу всерьез.
Предсказание Майер о двухфотонном поглощении было впервые высказано в ее докторской диссертации, и формирование этой теории тесно связано с ранней оптической моделью.
Более того, предсказанный Майером процесс двухфотонного поглощения подразумевает квантово-механическое мышление. В этой концепции свет рассматривается как фотоны, и утверждается, что для двухфотонного поглощения необходимо, чтобы энергия фотонов была способна преодолеть энергетический разрыв внутри атома. Это означает, что ученые, изучающие это явление, должны использовать соответствующие оптические методы, такие как перестраиваемые лазеры, чтобы наблюдать четкие особенности поглощения.
Возможность двухфотонного поглощения зависит не только от интенсивности света, но и от степени согласования света и точного управления источником света.
Последующая экспериментальная проверка, такая как наблюдение двухфотонно-возбуждаемой флуоресценции в кристаллах, легированных барием, ознаменовала успешное применение теории Майера. Эти ранние открытия проложили путь для последующих наблюдений явлений двухфотонного поглощения в других материалах, таких как пары германия и сульфид кадмия.
По мере углубления наших знаний о процессе двухфотонного поглощения изучение правил отбора постепенно стало приоритетным. Правила отбора для двухфотонного поглощения отличаются от правил отбора для однофотонного поглощения, что позволяет некоторым молекулам претерпевать эффективное преобразование фотонов в определенных оптических условиях, что еще больше подчеркивает важность двухфотонного поглощения в современном материаловедении.
Двухфотонное поглощение можно измерить с помощью различных методов, включая двухфотонную флуоресценцию, Z-сканирование, самодифракцию и нелинейное пропускание.
Благодаря этим методам исследователи могут получать изменения в сечении поглощения двухфотонов на разных длинах волн, что имеет решающее значение для разработки новых оптических материалов и приложений. В то же время эти исследования также подчеркивают потенциал нелинейных оптических материалов в оптоэлектронных устройствах.
Хотя явление двухфотонного поглощения было тщательно изучено и подтверждено, многие ученые и инженеры по-прежнему осознают, что существует множество физических процессов, которые еще не полностью поняты или исследованы. С развитием науки и техники постоянно разрабатываются новые материалы и методы, а это значит, что нам еще предстоит пройти долгий путь в изучении двухфотонного поглощения. Как будущие исследования повлияют на наше понимание и применение оптических явлений?
