2.6.3. Неоднородно уширенная линия

В случае когда линия является неоднородно уширенной, про_ цесс насыщения оказывается более сложным. Поэтому мы здесь ограничимся лишь качественным его описанием (более подроб_ ное описание см. в задачах 2.22 и 2.23). Чтобы сохранить общ­ность рассмотрения, будем считать, что уширение линии обус­ловлено как однородным, так и неоднородным механизмами.

Следовательно, форму линии можно описать выражением (2.69). - Результирующая форма линии gt (v — vo) дается сверткой вкла- дов от однородно уширенных линий отдельных атомов. Таким образом, в случае поглощения результирующий коэффи- циент поглощения можно изобразить кривой, как показано на рис. 2.18. В этом случае при проведении эксперимента по схеме, представленной на рис. 2.15, падающая волна с интенсивностью f(v) будет взаимодействовать лишь с теми атомами, резонанс- ные частоты которых располагаются вблизи частоты v. Соответ_ ственно только в этих атомах будет иметь место насыщение уровней, когда величина Их) станет достаточно большой. При

этом форма линии поглощения для различных значений I(v) изменится так, как показано на рис. 2.19. Мы видим, что с уве- личением I(v) в линии по- глощения образуется про- вал на частоте v. Шири- на этого провала того же порядка, что и ширина отдельных линий погло- щения, представленных на рис. 2Л8 в виде штри- ховых кривых, т. е. по- £ рядка ширины однородно уширенной линии. Анало- ,* гичные соображения при- i менимы и к рассмотрению л не поглощающего, а чи- ) сто усиливающего пере- { хода. В этом случае дей- . ствие насыщающего пуч- ка будет выражаться в образовании провалов, но в контуре линии усиления, а не поглощения. Заметим также, что подобные рассуждения могут быть применимы при исследова- нии поглощения и насыщения усиления, вызванного световым |

импульсом достаточно высокой интенсивности.

■X

2.7. Релаксация многоатомной системы

81

2.7. Релаксация многоатомной системы

В разд. 2.4 мы рассматривали излучение изолированного атома. В реальной же ситуации любой аа_ТОм находится в окру- жении множества других атомов, одна часть которых находится в основном, а в возбужденном состоянии. При этом

могут возникнуть новые явления и релаксация может быть обу­словлена как спонтанным, так и вынужденным процессами. Эти

_{явления мы кратко обсудим в данном разделе.}

2.7.1. Захват излучения

Если доля атомов, которые первоначально находились на верхнем уровне, очень мала и если среда является оптически плотной, то значительную роль может играть так называемый захват излучения. Фотон, который спонтанно испускается ато­мом, вместо того, чтобы покинуть среду, может быть поглощен

другим атомом, который в свою очередь перейдет в возбужден­ное состояние. Поэтому такой процесс приводит к уменьшению эффективной вероятности спонтанного излучения. Подробное обсуждение данного вопроса можно найти в работе [7], а здесь мы хотели бы лишь отметить, что обусловленное захватом из­лучения увеличение времени жизни зависит от концентрации атомов, от сечения участвующего в излучении перехода и от геометрической конфигурации среды.