Физика/Оптика

К.ф.- м.н. Бимагамбетов Т.С.

Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, Астана

Исследование скорости оптико-столкновительного заселения резонансного уровня атома рубидия с участием буферного газа

Широкое применение инфракрасного (ИК) излучения в лазерной химии, молекулярной спектроскопии, при лазерном разделении изотопов, и в других областях делает работы по получению ИК излучения в резонансных средах весьма актуальными. Такие резонансные нелинейные процессы, как электронные вынужденное комбинационное рассеяние и четырехволновое смещение, успешно используются для получения в парах щелочных металлов мощного ИК излучения с перестраиваемой частотой. Наряду с этим, интенсивное ИК излучение может быть получено так же при оптической накачке высокорасположенных уровней атомов. При некоторых условиях мощность ИК излучения определяется скоростью оптико-столкновительного (ОС) заселения резонансного уровня. Поэтому исследование заселения исходного уровня ИК излучения является актуальным. Целью настоящей работы является исследование скорости ОС заселения резонансного уровня атома рубидия с участием буферного газа аргона.

Работа проводилась с использованием лазера на красителях с мощностью 200 кВт и шириной линии 0,2 см^-1. Частота лазера настраивалась на атомный переход 2-5 (рис. 1), при этом расстройка от резонансного перехода 1-2 составляла 70 см^-1. Измерялась интенсивность вынужденного ИК излучения на переходе 5-4 (=5,231 мкм). При выполнении условия мощность ИК излучения определяется скоростью ОС перехода

1-2. В данном эксперименте , то есть требуемое условие выполняется. Роль буферного газа выполнял аргон. Давление аргона выбиралось максимальным и составляло 1 атм. Ограничение давления буферного газа связано с применением стеклянной кюветы. Волнистой

линией на рис.1 показана передача части энергии светового кванта в кинетическую энергию атома. Концентрация атомов изменяется в широких интервалах от N=9^.10¹³ см^-3 (t=150⁰C) до N=1.65^.10¹⁵ см^-3 (t=230⁰C). Было установлено, что мощность ИК излучении на переходе 5-4, а следовательно и скорость ОС перехода 1-2 изменяется пропорционально N (рис.2). Это объясняется тем что заселение уровня 1-2 происходит вследствие столкновение атомов рубидия с атомами аргона Rb+Ar (линейная зависимость). В то время в чистых парах рубидия концентрационная зависимость является квадратичной, так как происходит бинарных столкновений атомов Rb+Rb. Получена вынужденное ИК излучения 5,231 мкм. Изучена скорости ОС заселения резонансного уровня атома рубидия с участием буферного газа аргона. Установлена, что заселения происходит вследствие столкновения атомов рубидия с атомами аргона.

Литература:

1. Аканаев Б.А., Бимагамбетов Т.С. Расчет порога возбуждения и энергии ИК излучения в условиях ступенчатого нерезонансного заселения исходного уровня. // Известия министерства науки АН РК. Серия физико-математическая. 1998, №2, С. 80-84.

2. Бимагамбетов Т.С. Исследование инфракрасного излучения в парах при двухфотонном и ступенчатом возбуждении исходного уровня.// Вестник КазГАСА. 2008, №2, С.232-237.