Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обоснование темы исследований 3
Глава 2. Влияние скрытого выстраивания на контур спектральной линии 13
2.1 Поглощение света в среде со скрытым выстраиванием 15
2.1.2 Эксперимент в аксиальном магнитном поле 17
2.1.3 Эксперимент в поперечном магнитном поле 21
2.1.4 Поляризационный метод исследования дихроизма 24
2.2 Одночастотный перестраиваемый стабилизированный Не -Ne лазер А.=0.63 мкм 27
2.2.1 Конструкция селектора 28
2.2.2 Стабилизация частоты He-Ne лазера (автоматическая подстройка частоты) 31
2.3 Исследование распределения скрытого выстраивания внутри контура спектральной линии34
2.4 Измерение кинстешты распада выстраивания уровня 2р4 Ne
по сигналам дихроизма 39
Глава 3. Исследование формы контура спектральной линии флуоресценции 42
Глава 4. Ориентация атомов в разряде неона 58
4.1 Введение 58
4.2 Описание методики эксперимента (геометрия Фарадея) 61
4.2.1 Оценка чувствительности геометрии Фарадея 62
4.3 Экспериментальная установка 65
4.3.1 Лазер на красителе 67
4.3.2 Расширение диапазона перестройки длины волны лазера на красителе 70
4.3.3 Привязка частоты лазера к атомным линиям при помощи Фарадеевской ячейки 76
4.3.4 Оценка точности метода привязки частоты лазера при помощи Фарадеевской ячейки79
4.3.5 Выбор оптимальных условий в разряде для Фарадеевской ячейки 80
4.3.6 Описание электронной части системы привязки 84
4.4 Эксперименты в аксиальном магнитном поле 87
4.5 Интерпретация результатов эксперимента 93
4.5.1 Влияние анизотропии столкновений на преобразование поляризаций света флуоресценции93
4.5.2 Модель образования наблюдаемых сигналов 98
4.5.3 Оценка анизотропии столкновений 99
4.5.4 Расчет формы сигнала 103
4.5.5 Связь между ориентацией и интенсивностью прошедшего света 111
Глава 5. Экспериментальная проверка модели преобразования скрытого выстраивания в ориентацию 114
5.1 Измерение зависимости угла поворота плоскости поляризации и дихроизма от частоты на линии 607.4 им 116
5.2 Измерение константы распада выстраивания уровня ls(l Ne
по сигналам ориентации 125
Глава 6. Дихроизм и двулучепрсломление обусловленное выстраивание. Эксперименты в поперечном магнитном поле 129
6.1 Методика эксперимента и результаты 1.29
6.2 Интерпретация результатов эксперимента 134
Глава 7. Исследование ориентации мстастабильного состояния ls5 в неоне. Наблюдение ориентации в гелии 155
7.1 Наблюдение сигналов ориентации на метастабильном уровне Ne 1 ss..155
7.2 Оценка величины выстраивания метастабильного уровня Is,? 160
7.3 Наблюдение сигналов ориентации в Не на переходе 33D-23P|
и 33D-23P2 162.
Глава 8. Магнитогальванический эффект в разряде в Ne 167
8.1 Эксперимент и его результаты 167
8.2. Обсуждение результатов эксперимента 171
8.3 Эксперименты но выяснению происхождения
магнитогальвапического эффекта 174
8.4 Обсуждение происхождения мап-штогальванического эффекта 184
8.5. Прямое влияние резонансного лазерного излучения на
магнитогальванический сигнал в полом катоде 192
Глава 9. Выстраивание основного состояния молекулы N02 при лазерном возбуждении 199
9.1 Экспериментальная установка 200
9.2 Результаты эксперимента и обсуждение 206
Основные результаты работы 210
Заключение 211
Литература 212
- Поглощение света в среде со скрытым выстраиванием
- Исследование формы контура спектральной линии флуоресценции
- Описание методики эксперимента (геометрия Фарадея)
- Измерение зависимости угла поворота плоскости поляризации и дихроизма от частоты на линии 607.4 им
- Дихроизм и двулучепрсломление обусловленное выстраивание. Эксперименты в поперечном магнитном поле
Введение к работе
Представленные в диссертации исследования посвящены изучению влияния выстраивания
атомов и молекул на оптические характеристики среды при лазерном зондировании. Само
выстраивание, существующее в плазме, может быть обнаружено наложением на среду внешнего
магнитного поля и проявляется в деполяризации резонансной флюоресценции. Влияние слабых
магнитных полей на оптические характеристики плазмы (поглощение и преломление)
связывается с интерференцией вырожденных атомных состояний. Актуальность темы диссертации.
Интерес к проблеме интерференции атомных состояний не утихает и объясняется развитием
областей науки, имеющих дело с активными средами: физикой газовых лазеров, физикой
низкотемпературной плазмы. Широкое использование газовых лазеров в приборах и
устройствах повышенной точности, таких как лазерные гироскопы, эталоны времени и длины, лазерные дальномеры и т.п. настоятельно требуют учета влияния интерференции атомных состояний на их работу.
Обнаружение магнитогальванического эффекта в неоне, позволило связать электрические характеристики разряда с самовыстраиванием метастабильных состояний
Был обнаружен новый механизм возникновения ориентации (макроскопического магнитного момента) в плазме низкого давления в слабом магнитном поле при анизотропных столкновениях.
Предложены и разработаны в настоящей работе прямые экспериментальные оптико-магнитные поляризационные методы лазерной спектроскопии для исследования интерференции вырожденных атомных состояний. Это позволило значительно продвинуться в понимании природы самовыстраивания в плазме газового разряда и способствовало изучению обсуждаемой проблемы другими исследователями. Диссертация посвящена исследованию двух групп взаимосвязанных явлений:
-
проявлению выстраивания возбужденных состояний атомов в плазме и молекулах в оптических свойствах среды.
-
проявлению выстраивания возбужденных состояний атомов в электрических свойствах плазмы газового разряда.
Цель и задачи работы
Цель работы состояла
в создании экспериментальных методов для решения задач исследования выстраивания и его влияния на оптические характеристики плазмы газового разряда.
в реализации этих методов в оригинальных экспериментальных установках для проведения соответствующих измерений.
в экспериментальном подтверждении предсказаний теории, разработанной М. П. Чайкой, о влиянии скрытого выстраивания на форму контура спектральной линии.
в исследовании влияния слабого магнитного поля на оптические характеристики плазмы с использованием перестраиваемого одночастотного лазера на красителе.
в исследовании и построении модели обнаруженного нового явления: возникновение макроскопического магнитного момента в плазме низкого давления при анизотропных столкновениях в слабом магнитном поле.
в системном исследовании магнито-гальванического эффекта.
в применении лазерных поляризационных методов регистрации оптических характеристик газового разряда и молекулярных систем для измерения радиационного времени жизни атомных уровней и сечений деполяризующих столкновений.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.
-
Созданы лазерные источники зондирующего излучения (He-Ne лазер, лазер на красителе родами 6Ж, Аг+ лазер), перестраиваемые в широком диапазоне длин волн и имеющих долговременную нестабильность частоты излучения не хуже~ 10" .
-
Разработаны и реализованы методы контроля положения частоты излучения перестраиваемых лазеров внутри спектральной линии.
-
В прямом эксперименте измерено спектральное поведение скрытого выстраивания. Измерено влияние выстраивания на контур спектральной линии с помощью управляемого интерферометра Фабри-Перо.
-
Разработаны и реализованы в прямом эксперименте измерения дихроизма и двулучепреломления обусловленные выстраиванием в плазме газового разряда.
-
Разработаны и реализованы в прямом эксперименте измерения ориентации атомов в неоновой плазме.
-
Разработаны методы оптико-магнитной поляризационной лазерной спектроскопии для измерения времен жизни поглощающих состояний и сечений столкновений.
-
Сопоставлены результаты оптико-магнитных поляризационных измерений ширины метастабильных состояний Ne с поведением магнитогальванического эффекта в неоне.
-
Обнаружен эффект разрушения магнитогальванического сигнала под действием резонансного лазерного излучения
-
Реализован прямой эксперимент по наблюдению выстраивания основного состояния молекулы NO2.
Научная новизна и практическая ценность работы состоит в том, что создана экспериментальная и методическая основа оптико-магнитной поляризационной лазерной спетроскопии для исследования проявленй интерференции вырожденных атомных состояний.
Разработан оригинальный метод стабилизации и привязки длины волны излучения лазера на красителе с использованием фарадеевской ячейи.
Разработана и применена конструкция пьезосканируемого и пьезоюстируемого интерферометра Фабри-Перо с плоскими зеркалами для измерения формы спектральной линии. Техническое решение обеспечило высокую резкость и малый дрейф аппаратного контура интерферометра.
Впервые экспериментально подтверждено предсказанное теорией поведение скрытого выстраивания внутри контура спектральной линии. Показано, что знак сигнала скрытого выстраивания имеет разный знак в центре линии поглощения и на ее крыле.
Впервые обнаружено влияние магнитного поля на форму контура линии флуоресценции, возбужденной светом линейной поляризации от лазерного источника. Причиной является разрушение магнитным полем скрытого выстраивания поглощающего состояния.
Впервые обнаружено явление ориентации в Ne и Не. Предложена физическая и математическая модель образования ориентации, позволившая провести расчет формы сигнала и предсказывающая частотное поведение поглощения и преломления.
Исследовано поведение дихроизма от частоты зондирующего лазерного излучения в пределах линии поглощения. Обнаружены узкие оптико-магнитные резонансы, связанные с выстраиванием состояния ls4 неона.
Впервые измерено время когерентности метастабильного состояния lss неона по оптико-магнитным сигналам дихроизма и методом спектроскопии нелинейного фарадеевского вращения.
Обнаружено резонансное изменение проводимости газового разряда в слабом магнитном поле (магнитогальванический эффект) и предложена модель этого явления. Показано что, магнитогальванический эффект зависит от выстраивания метастабильного состояния lss-
Практическая ценность работы состоит в обнаружении и объяснении новых явлений в плазме газового разряда. Существование самовыстраивания возбужденных атомов, влияет на оптические свойства плазмы (коэффициенты поглощения и преломления). И, помимо академического, представляют интерес для отраслей науки и техники, имеющих дело с активными средами: физикой газовых лазеров, физикой низкотемпературной плазмы.
Полученные результаты позволяют продвинуться в понимании влияния на спектроскопические характеристики плазмы газового разряда (поглощение, дихроизм, двулучепреломление, резонансная флуоресценция) слабых магнитных полей.
Позволяют оптимизировать работу газовых лазеров в системах повышенной точности, где требуется учитывать влияние земного магнитного поля.
Предложенные в работе методы могут быть использованы при исследовании других сред.
Представленные в диссертации результаты получены впервые. Результаты работы
использованы в экспериментальных и теоретических исследованиях отечественных коллег по лазерной спектроскопии, физике лазеров. Основные положения, выносимые на защиту.
-
Разработаны и созданы лазерные источники зондирующего излучения (He-Ne лазер, лазер на красителе родами 6Ж, Аг+ лазер), перестраиваемые в широком диапазоне длин волн и имеющих долговременную нестабильность частоты излучения не хуже чем 10"9.
-
Реализованы методы контроля положения частоты излучения перестраиваемых лазеров внутри спектральной линии.
-
В прямом эксперименте измерено влияния выстраивания на контур спектральной линии с использованием управляемого интерферометра Фабри-Перо. Показано полное согласие с теорией, разработанной М.П.Чайкой.
-
Разработаны и реализованы в прямом эксперименте измерения дихроизма и двулучепрсломлсния обусловленные выстраиванием резонансного ls4 состояния и метастабильного lss состояния в плазме газового разряда в неоне.
-
Обнаружено новое явление самоориентации атомов в плазме газового разряда. Предложена модель явления, подтвержденная экспериментом.
-
Разработаны и реализованы в прямом эксперименте измерения ориентации атомов в неоновой и гелиевой плазме.
-
Разработаны методы оптико-магнитной поляризационной лазерной спектроскопии для измерения времен жизни поглощающих состояний и сечений столкновений в Ne.
-
Сопоставлены результаты оптико-магнитных поляризационных измерений ширины метастабилъных состояний lss и 2sj с поведением магнитогальванического эффекта в неоне.
-
Обнаружен эффект разрушения магнитогальванического сигнала под действием резонансного лазерного излучения.
-
Реализован прямой эксперимент по наблюдению выстраивания основного состояния молекулы ЫОг.
Апробация работы.
Результаты вошедших в диссертацию исследований были представлены на следующих конференциях:
IX Всесоюзная конфереренция по физике электронных и атомных столкновений 1984 г.Рига
2-е Всесоюзное совещание по квантовой метрологии и фундаментальным физическим константам 1985. Ленинград.
XI Национальной конференции по атомной спектроскопии с международным участием 1986 г.Варна.НРБ
Всесоюзная конференция "Оптическая ориентация атомов и молекул" ВСОАМ 1989
2-я Национальная конференция "Лазеры и их применение" Болгария, Пловдив. 1988.
22 EGAS 1990,Uppsala Sweden, 23rd EGAS.Torun 1991, 25лЕОА81993, Caen Franse 32 EGAS Vilnus 4-7 July 2000., 34 EGAS Sofia 9-12 July2002. 37 EGAS Dublin 2005 9-12 July 2005.
XX Всесоюзный съезд по спектроскопии. Тезисы док.Киев, 1988
X Международная Вавиловская конференция по нелинейной оптике 1990г.
VI European Conference on Atomic and Molecular Physics.Riga 1992
XXII съезд no спектроскопии 2001 г
Международная конференция "Лазерная физика и применение лазеров" 14-15 Мая, 2003.Минск Беларусь.
13 International school on quantum electronics. Laser physics and application 20-24 Sep.(2004) Bulgaria, Burgas.
8-th EPS Conference on Atomic and Molecular Physics, 6-10 July 2004,Rennes, France.
ICONO/LAT 2005 International Conference on Coherent and Nonlinear Opt May 11-15, St.Peterburg, Russia.
14-th Int.Summer School VEIT 12-16 September Sunny Beach Bulgaria, 2005
Публикации и личный вклад.
Теме диссертации посвящено 32 публикаций; основное ее содержание изложено в работах
приведенных в конце автореферата. В диссертацию включены данные самостоятельных исследований автора, из совместных работ - результаты, полученные под его научным руководством, и при непосредственном участии.
Структура и объем диссертации.
Поглощение света в среде со скрытым выстраиванием
В данной главе основное внимание будет уделено экспериментальному исследованию эффекта "скрытого" выстраивания и его проявлению в оптических свойствах плазмы низкого давления. Будем рассматривать проявления "скрытого" выстраивания в рамках теоретически предсказанных в работе [3 ]. Прежде всего напомним, что в рамках исследований интерференционных сигналов Ханле в спонтанном излучении в неоне были обнаружены сигналы [3], не нашедшие объяснения в рамках модели изложенной в [3]. Сигналы сходные с интерференционными наблюдались: а) на линии Ne I (/1= 607,4 нм), для которой исходное состояние атома 2рз ( PQ) - сферически симметричное (/ = 0), б) на тг-компонентах, которые описываются с помощью только диагональных элементов матрицы плотности, которые не зависят от магнитного поля. Сходство сигналов [3] с интерференционными заставило предположить, "что изменение населенности в магнитном поле, а только оно и может объяснить появление сигналов, каким-то образом связано с появлением выстраивания, причем не того состояния, излучение которого наблюдается (его может не быть из-за характеристик состояния), а какого-то другого, связанного с ним".
Скрытое выстраивание. Напомним кратко, как зависит поглощение света от выстраивания. Движущийся атом при равномерном распределении по углам интенсивности облучающего света, имеющего конечную спеїсгральную ширину, имеет большую вероятность поглотить свет, распространяющийся перпендикулярно его движению, так как интенсивность этого света соответствует центру линии, а вероятность взаимодействия со светом, распространяющимся в направлении движения атома (или навстречу ему), определяется интенсивностью света с частотой, сдвинутой на величину VQ ( v/c) от центра линии v0. Преимущественное возбуждение атомов светом, направленным перпендикулярно их движению, вызывает выстраивание возбужденных состояний ансамбля атомов, движущихся в заданном направлении, причем ось выстраивания совпадает с направлением движения. Выстраивание ансамбля атомов с заданной скоростью v названо скрытым выстраиванием.
В работе [3] сделана оценка зависимости поглощения света возбужденным состоянием от магнитного поля я возможная форма сигнала. Интегральное поглощение света зависит от взаимной ориентации диаграммы интенсивности света (анизотропии облучения) и наиболее вероятной ориентации в пространстве электронного облака возбужденных атомов (выстраивания). При отсутствии внешних сил оси симметрии этих диаграмм совпадают, т.к. они определяются одним и тем же направлением движения атома.
Исследование формы контура спектральной линии флуоресценции
В этой главе описывается эксперимент, который показывает, что слабое магнитное поле влияет на форму контура линии флуоресценции, возбужденной лазерным излучением в плазме положительного столба газового разряда. Как показано М. П. Чайкой [3,26] влияние скрытого выстраивания поглощающего состояния на доплеровскую форму контура линии различно по знаку в центре и на краю (см. рис. 2.9 главы 2). Это приводит к изменению ширины спектральной линии. Показано, что при облучении ансамбля атомов линейно поляризованным светом, доплеровский контур флуоресценции различен при наблюдении в разных направлениях относительно вектора поляризации возбуждающего света. Использовалось оптическое возбуждение флуоресценции в разряде с помощью внешнего источника света. В качестве внешнего источника облучения используется перестраиваемый лазер на красителе. Контур линии флуоресценции регистрировался перпендикулярно направлению распространения лазерного излучения. В этом направлении ансамбль атомов излучает линию гауссовой формы, ширина которой известным ооразом связана с температурой атомов: а контур линии флуоресценции отражает распределение возбужденных атомов по проекциям скоростей их теплового движения на направление наблюдения. Иными словами интенсивность флуоресценции на частоте 1/ = 1 1 + -4, где К-проекция скорости атома на направление на направление наблюдения Z, avr частота, соответствующая центру линии, определяется только количеством возбужденных атомов, имеющих проекцию скорости К
Для исследования была выбрана спектральная линия, соответствующая переходу 2рз - h4 неона, длина волны 607,4 нм. Выбор этого перехода обусловлен простотой его структуры. Верхнее состояние имеет угловой момент J=0, а нижнее - J=l.
В эксперименте требуется регистрировать свет флуоресценции, возбужденной посторонним источником облучения разряда - лазером на красителе. Интенсивность флуоресценции значительно меньше интенсивности спонтанного излучения. Таким образом, система регистрации должна регистрировать свет флуоресценции на фоне большой "засветки" фотоприемника спонтанным излучением. Мы решили эту задачу самым простым способом. Излучение лазера на красителе модулировалось с помощью механического дискового модулятора, а сигнал флуоресценции регистрировался на частоте модуляции лазерного излучения.
Излучение лазера на красителе ) проходит через механический модулятор 16, пластинку Х/4, поляризатор 3 и попадает в разрядную трубку с неоном 4. Давление в разрядной трубке порядка 0,2 мм.рт.ст., ток разряда - 50 мА. Пластинка Х/4 и поляризатор поставлены для того, чтобы иметь возможность облучать плазму лазерным излучением с различным направлением поляризации. Пластинка Х/4 преобразует линейно-поляризованное излучение лазера в поляризованное по кругу, а стоящий за ней поляризатор позволяет менять направление вектора поляризации возбуждающего света. Свет от разряда через боковую стенку трубки с помощью линзы - 6 фокусируется на торец световода -7 и направляется через интерферометр Фабри-Перо - 8 в монохроматор -9, который выделяет из всего спектра неона исследуемую линию. Прошедший свет регистрируется фотоприемником -13. Сигнал с фотоприемника поступает на вход синхронного детектора -10 и далее на вход измерительно-вычислительного комплекса.
Лазер на красителе.
В качестве лазера на красителе использовалась модель 315 фирмы Spectra Physics. Штатные селективные элементы (тонкий эталон Фабри-Перо d=100 мкм, клиновидный эталон) обеспечивали ширину линии излучения примерно 10 ГГц. Это в несколько раз превышает доплеровскую ширину исследуемых линий.
Нам были известны многочисленные методы управления параметрами излучения лазеров на красителях. Наиболее полный обзор сделан в работе [44]. Был использован хорошо известный способ получения одночастотного режима генерации основанный на помещении внутрь резонатора тонкой поглощающей металлической пленки [34]. При этом учитывался наш опыт при создании одночастотного He-Ne лазера с помощью диффракционного пленочного селектора [45].
Применение металлического пленочного селектора для получения одночастотного режима генерации с самого начала не было очевидным. Автор этого метода [34] указывал, что в случае большого усиления активной среды и широкой линии использование металлической пленки наталкивается на значительные трудности. В работах [46,47] проведен детальный анализ работы непрерывного лазера на красителе, при введении в резонатор селектора из тонкой поглощающей металлической пленки.
Лазер модели 375 Spectra Physics построен по схеме, в которой оптическая ось изломана на сферическом зеркале. Струя раствора помещается в каустике поля под углом Брюстера. Излучение лазера накачки фокусируется в плоскость струи с помощью сферического зеркала в пятно диаметром 30-50 мкм. Для получения одночастотного режима, необходимо внутрь резонатора поместить селектор с добротностью порядка 10 . Такую добротность можно получить, используя несколько селекторов [47]. Это, в свою очередь, требует точно синхронизировать взаимную перестройку селекторов для получения достаточной выходной мощности при сохранении одночастотного режима. Идея метода тонкопленочного селектора [34] состоит в том, что металлическая пленка с толщиной h « Я, помещенная в узел стоячей волны, не вносит потерь в данный тип колебаний. Так как узлы электрического поля других типов колебаний пространственно разделены, то пленка вносит для них значительные потери и может подавить эти колебания. Пленку помещают у выходного зеркала на некотором расстоянии {д. Для такой системы зеркало-пленка коэффициент отражения будет зависеть от частоты [44], а область дисперсии пленки как селектора определяется Av= с/210. Отсюда следует, что если ширина линии генерации значительно превосходит Av, то в спектре генерации будет несколько линий, отстоящих на интервал Av = C/21Q. Для получения одночастотного режима необходимо предварительное сужение спектра генерации. Однако, как указано в работе [44], если поместить струю толщиной d на том же расстоянии !.Q от заднего зеркала, что и поглощающая пленка от переднего зеркала, то хотя бы в одной точке активной среды узлы всех типов колебаний, выделяемых пленкой, совпадут. Это приводит к возникновению сильной связи между типами колебаний за счет эффекта пространственного насыщения усиления. Поскольку активная среда имеет конечную толщину, требуется не менее двух селективных элементов: один "грубый" для компенсации роста коэффициента усиления , а другой - для выделения одной моды. Поглощающая пленка должна находиться от выходного зеркала на расстоянии, равном или кратном расстоянию струи до заднего зеркала.
Предварительное сужение спектра излучения лазера осуществлялось с помощью клинообразно) О эталона, расположенного под углом Брюстера. С его помощью осуществлялась грубая перестройка длины волны излучения. Ширина линии генерации составила примерно 150 ГГц. Дальнейшее сужение ширины спектра осуществлялось тонким эталоном толщиной 100 мкм и коэффициентом отражения обеих поверхностей примерно 30%. Ширина спектра излучения лазера составила примерно 10 ГГц.
Измерение зависимости угла поворота плоскости поляризации и дихроизма от частоты на линии 607.4 им
Анализ экспериментальных данных, проведенных в главе 4, показал, что при наличии скрытого выстраивания и анизотропных столкновений в плазме низкого давления внешнее, слабое магнитное поле наводит макроскопический магнитный момент. Среда становится оптически активной. Ее можно представить одноосным кристаллом с осью, направленной параллельно магнитному полю. В этом направлении коэффициенты поглощения для право-и лсвополяризованного света вблизи частоты оптического перехода различны, различаются и показатели преломления. Разность коэффициентов поглощения приводит к дихроизму, а разность показателей преломления - к вращению плоскости поляризации. Но к таким же эффектам приводит и обычный эффект Зеемана внутри спектральной линии (эффект Макалузо-Корбинно), но между ними и наведенной столкновениями ориентацией существуют значительные различия, которые заключаются в характере зависимостей вращения плоскости поляризации и от частоты света. Эффект Фарадея в видимой области спектра в плазме низкого давления растет с магнитным полем до полей, по крайней мере, в сотни эрстед, ориентация же, согласно выражению (4.50), достигает максимума в полях от единиц до десятков эрстед (в зависимости от времени жизни состояния), а затем падает, приближаясь к нулю.
Рассмотрим, к каким частотным зависимостям должна приводить ориентация. Последнюю можно представить как разность населенностей состояний с положительными и отрицательными квантовыми числами т. Поэтому коэффициент поглощения для одной из круговых поляризаций света больше, чем для ортогональной. Но контуры линии поглощения для а+ и т_ компонент в первом приближении одинаковы, поэтому и разность их, ответственная за дихроизм, должна быть симметричной и иметь примерно доплеровскую форму.
Дихроизм и двулучепрсломление обусловленное выстраивание. Эксперименты в поперечном магнитном поле
Особое внимание было уделено исследованию зависимости величины и формы сигналов от интенсивности лазерного света. Это было обусловленно опасением попасть в область нелинейных эффектов. В результате детальных исследований установлено, что в данных экспериментальных условиях и для всех частот в пределах линии поглощения эта зависимость носит чисто линейный характер, а форма сигнала остается неизменной. Проверка сигналов на линейность осуществлялась с помощью двух оптических фильтров с коэффициентами пропускания на длине волны 607.4 нм 30 и 60 %. Сигнал регистрировался трижды: при введении фильтра в лазерный луч на входе разрядной трубки, при введении фильтра в лазерный луч на выходе разрядной трубки, без фильтра. Очевидно, что если сигналы линейны по интенсивности лазерного излучения, то изменение местоположения фильтра относительно разрядной трубки не приведет к каким-либо изменениям сигнала, а при удалении фильтра из лазерного луча увеличение амплитуды сигнала определится коэффициентом пропускания выбранного фильтра.
Необходимо отметить, что нелинейные сигналы как в случае дихроизма, так и в случае двулучепреломления на этом переходе были зарегистрированы: при увеличении мощности лазерного излучения примерно в три и более раз возникал колоколообразный сигнал, ширина которого значительно превосходила ширину линейных сигналов. Максимальная амплитуда такого сигнала наблюдалась при настройке лазера на центр линии поглощения и квадратично зависела от мощности лазерного излучения. К появлению такого сигнала приводила также постановка длиннофокусной фокусирующей линзы на входе лазерного луча в разрядную трубку (фокусировка луча внутри трубки эквивалентна увеличению плотности мощности лазерного излучения), поэтому все описанные эксперименты выполнялись в широком лазерном пучке диаметром до 5 мм. Плотность мощности лазерного излучения составляла порядка 0.1 мВт/мм2. При увеличении её в три и более раз приводило к появлению нелинейных сигналов.
Обращает на себя внимание поведение амплитуды сигналов в зависимости от расстройки частоты зондирующего излучения относительно центра спектральной линии. Главное в этих зависимостях — это разное поведение узкой и широкой составляющих. В случае дихроизма максимум узкой компоненты лежит в центре линии, а широкой —- при отстройках порядка 1400—1700 МГц. В центре линии широкий сигнал не наблюдается. Это можно связать с тем, что широкий сигнал образуется преимущественно на быстрых атомах, а узкий — на атомах с любыми скоростями.
