Введение к работе
Актуальность темы. Газовая кинетика в поле лазерного излучения является актуальной и интенсивно развивающейся областью физики, возникшей на стыке двух дисциплин - нелинейной спектроскопии и кинетической теории газов. Одним из наиболее важных и перспективных для исследования является эффект светоиндуцпровапного дрейфа (СИД), поскольку с его помощью можно, в частности, получать важную физическую информацию о транспортных характеристиках атомов и молекул в основном и возбужденном состояниях, выявлять тонкие детали во взаимодействии сталкивающихся частиц.
Целями работы являлись изучение спектров поглощения и эффекта СИД частиц со сверхтонким расщеплением уровней, теоретическое изучение эффекта СИД с учетом зависимости транспортных характеристик поглощающих частиц от скорости, выявление подходящих объектов и условий для экспериментального наблюдения аномального СИД атомарных газов, анализ динамических проявлений аномального СИД и эффекта СИД при немонохроматическом возбуждении.
К началу работ по теме диссертации СИД был экспериментально и теоретически исследован как в атомарных [1, 2], так и в молекулярных [1, 3] газах. Аномальнії СИД экспериментально зарегистрирован для целого ряда молекулярных газов (см. например, [4, 5, 6]), в то время как аномальный СИД атомарных газов, предсказанный в [7, 8, 9], еще не наблюдался. Подробный обзор работ по теме диссертации приведен во Введении.
Научная новизна.
-
Предсказаны спектральные аномалии линии поглощения монохроматического излучения в условиях сильной оптической накачки.
-
Разработана реалистичная теории СИД с использованием полу-эмпнрических межатомных потенциалов взаимодействия для произвольного соотношения однородной и доплеровской ширин линии поглощения и произвольного соотношения масс активных и буферных частиц.
-
Впервые проведены расчеты СИД атомов рубидия в буферном газе криптоне и найдены необходимые условия для возникновения аномального дрейфа в этой системе.
-
Предсказаны спектральные аномалии СИД не связанные с зависимостью частот столкновений от скорости, а обусловленные оптической накачкой по компонентам сверхтонкой структуры основно-
го состояния и асимметрией каналов спонтанного распада сверхтонких подуровней возбужденного состояния.
-
Предсказаны и детально исследованы автоколебания газа под действием аномального СИД,
-
Предсказан и численно исследован распад первоначального "облака" поглощающего газа на два дисснпативных солитона под действием эффекта СИД при немонохроматическом возбуждении.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
При определенной величине сверхтонкого расщепления основного электронного состояния атомов в условиях оптической накачки спектр поглощения содержит "резкие" спектральные особенности, которые подчеркиваются при наличии асимметрии каналов спонтанного распада компонент сверхтонкой структуры возбужденного состояния. Пары атомарного рубидия 85,87Я6 могут с успехом использоваться для экспериментального обнаружения предсказанных спектральных аномалий.
-
Обобщение модели сильных столкновений на случай зависимости частот столкновений от скорости позволяет описывать аномальный СИД в случаях произвольного соотношения масс поглощающих и буферных частиц н произвольного соотношения однородной и доплеровской ширин линии поглощения.
-
Асимметрия каналов спонтанного распада в условиях оптической накачки ярко проявляется в частотной зависимости скорости све-тонндуцнрованного дрейфа атомов рубидия в области малых давлений. Эффект оптической накачки приводит к немонотонной зависимости амплитуды скорости дрейфа от давления в области малых давлений.
-
В температурном интервале 700ЛТ < Т < 1600Л' зависимость транспортных частот столкновений от скорости приводит к возникновению аномального СИД атомов рубидия в буферном газе криптоне при возбуждении D\- линии атомов рубидия.
-
В условиях оптической накачки при немонохроматическом возбуждении эффект СИД приводит к формированию дисснпативных солнтонов, причем возможен распад первоначального облака поглощающего газа на два дисснпативных солитона, движущихся в противоположных направлениях.
0. Эффект СИД способен возбудить автоколебания поглощающего газа благодаря аномальной спектральной (и, как следствие, температурной) зависимости скорости светонндуцированного дрейфа.
Апробация работы
Основные результаты Диссертации докладывались на Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (КИНО 1995, Санкт-Петербург), на конференциях и семинарах ИАиЭ СО РАН, и опубликованы в б печатных работах.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, в котором кратко сформулированы основные результаты. Общий объем работы составляет 124 страницы машинописного текста, включая 29 рисунков. Список цитируемой литературы составляет 94 библиографических названий.
