Khảo sát hiệu ủng trong suốt cảm ủng điện từ trong môi trường nguyên tử rb 5 mức năng lượng

Mục Lục Tran g Mở Đầu Chương I: TƯƠNG TÁC GIỮA NGUYÊN TỬ VỚI TRƯỜNG LASER 1.1 Tương tác nguyên tử với trường laser 1.1.1 Định nghĩa tính chất ma trận mật độ 5 1.1.2 Phương trình ma trận mật độ 1.2 Các hiệu ứng kết hợp tương tác nguyên tử trường 10 laser 1.2.1 Các trạng thái kết hợp không kết họp D 1.2.2 ao động Rabi 1.2.3 Tương 10 11 tác nguyên tử ba mức với trường laser 17 Chương II: HIỆU ỨNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TRONG MÔI TRƯỜNG NGUYÊN TỬ KHÍ Rb NĂM MỨC 23 NĂNG LƯỢNG 2.1 Phương trình ma trận mật độ nguyên tử năm mức 23 2.2 Dan hệ số hấp thụ hệ số tán sắc 28 2.3 Khảo sát hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ 30 Khảo 2.3.1 sát theo cường độ sáng chùm laser điều khiển 33 Khảo 2.3.2 sát theo độ lệch tần số trường laser điều khiển 35 Ket luận chương II 36 Kết luận chung 37 - - Mơ ĐẦU Hấp thụ tán sắc hai tham số đặc trưng cho tính chất quang học môi trường Hai hệ số có quan hệ nhân theo hệ thức Kramer-Kronig thường biểu diễn tương ứng theo phần thực phần ảo độ cảm điện X- Trong lân cận miền phổ cộng hưởng, biên độ hệ số thay đổi mạnh theo tần số quy luật thay đổi quy định đặc trưng cấu trúc nguyên tử môi trường Tuy nhiên, đời ánh sáng laser tính chất quang học nguyên tử thay đổi cách “có điều khiển” Tiêu biếu cho điều tạo hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ (electromagnetically induced transparency) Đây hiệu ứng đề xuất vào năm 1989 kiêm chứng thực nghiệm vào năm 1991 nhóm nghiên cứu Staníord Hiệu ứng kết giao thoa biên độ xác suất kênh dịch chuyển nguyên tử kích thích kết hợp nhiều trường điện từ dẫn đến suốt môi trường chùm quang học Điều khiển hấp thụ tán sắc dựa hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ ý nghiên cứu hai phương diện lý thuyết thực nghiệm hệ nguyên tử khác có nhiều triển vọng ứng dụng Tiêu biêu tạo chuyển mạch quang học, làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng, xử lý thông tin lượng tử , tăng hiệu suất trình quang phi tuyến, phố phân giải cao Đặc biệt, đời kỹ thuật làm lạnh nguyên tử laser thời gian gần tạo hệ nguyên tử lạnh (nhiệt độ cỡ ỊXK) mà bỏ qua va chạm dẫn đến biến đổi pha trạng thái lượng tử điện tử hiệu ímg mở rộng vạch phổ Doppler Các nhà khoa học kỳ vọng điều tạo bước đột phá ứng dụng vào chế tạo thiết bị quang tử học có độ nhạy cao -2- Để đạt mục đích này, việc mô tả xác hệ số hấp thụ hệ số tán sắc quan trọng Cấu hình đẻ nghiên cứu hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ cấu hình mức lượng Khi đó, suốt quang học tạo miền phố hẹp (gọi “cửa sổ”) xung quanh tần số cộng hưởng Để tăng khả ímg dụng hiệu ứng này, nhà khoa học ý đến việc tạo nhiều cửa sổ suốt Một phương án đề xuất đưa thêm trường laser điều khiên đê kích thích thêm trạng thái tham gia trình giao thoa Cách làm tạo nhiều cửa số suốt nhiên việc điều khiẻn đồng thời nhiều chùm sáng phức tạp Theo cách khác, nhóm nghiên cứu H Wang cộng công trình đề xuất sử dụng chùm laser điều khiển để liên kết đồng thời với mức lượng theo cấu hình kích thích bậc thang Cách làm tạo cửa sổ suốt hệ nguyên tử Rb85 Kết tính toán lý thuyết nhóm phù hợp tốt với kiểm chứng thực nghiệm không thuận lợi cho ứng dụng khác hệ số xác định phương pháp số vài giá trị thông số trường laser điều khiẻn Đe khắc phục hạn chế này, đề xuất sử dụng phương pháp giải tích áp dụng cho hệ nguyên tử mức công trình công trình nhóm Quang học quang phổ trường Đại học Vinh cho hệ mức, bốn mức vào hệ mức [6] Theo đó, điều kiện cường độ chùm laser dò yếu so với chùm laser điều khiển đưa vào để đơn giản hóa trình giải hệ phương trình ma trận mật độ hệ nguyên tử Với lý chọn đề tài "Khảo sát hiệu ủng suốt cảm ủng điện từ môi trường nguyên tử Rb mức lượng" làm đê tài luận văn thạc sỹ Đề tài tập trung nghiên cứu thay đổi hệ số hấp thụ tán sắc hệ nguyên tử Rb85 cấu hình bậc thang năm mức -3- cấu trúc luận văn, phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, bao gồm hai chương: Chương 1: Trình bày sở lý thuyết tương tác nguyên tử với trường quang học dựa lý thuyết bán cổ điển Tìm hiểu hệ nguyên tử hai mức, ba mức lượng từ rút chất vật lý dao động Rabi, hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ (EIT) làm sở để dẫn hệ số hấp thụ tán sắc hệ nguyên tử năm mức cấu hình bậc thang Chương 2: Dan hệ số hấp thụ tán sắc nguyên tử Rb85 cấu hình bậc thang năm mức kích thích kết hợp trường laser dò có cường độ yếu laser điều khiển có cường độ mạnh Từ đó, khảo sát ảnh hưởng hệ số hấp thụ hệ số tán sắc theo thông số trường điều khiển -4- CHƯƠNG I TƯƠNG TÁC GIƯA NGUYÊN TỬ VỚI TRƯỜNG LASER 1.1 Tuơng tác nguyên tử với trường laser 1.1.1 Định nghĩa tính chất ma trận mật độ: Ma trận mật độ phương pháp dùng đế tính giá trị kỳ vọng toán tử ứng vói đại lượng vật lý cần đo trường hợp hàm sóng cách xác Đế đưa vào khái niệm ma trận mật độ, xét hệ lượng tử có hàm sóng I ¥(?,/)) • Hàm sóng I^POV)) khai triển qua hàm riêng Un(r) với giá trị riêng Cn (í): \nĩ,t))=ỵc„(tp„ợ)), n (1.1) đây, Cn(t), u (ĩ) tương ứng trị riêng hàm riêng toán tử A đặc trưng cho đại lượng vật lý đó, nghĩa là: A\u„(ĩ)) = c„(t)\u„(?)) => ¥(?,0) = c„.4| !/„(?))• (1'2) n Ký hiệu giá trị trung bình đại lượng vật lý A trạng thái |vF(?,0) (A) thi {A) = (ỵ(rj\A\ụÁĩ,t))Aacò- ('ỉ1 (ĩ, t)\A\¥(?,0) = ỵ c:(Í)C„ (0 (um(?) =ỵ (?) 1^1 u„(?))c„ n9m =ỵc;«)Amc„ự), nhu vậy, \A\ ơ„ nym n9m 0> = ZC.‘.4„C„ (1.3) m 9n Nếu ta trạng thái xác hệ thiếu thông tin phản ánh độ bất định giá trị Cn khai triển ỊỸOV))- -5- Tuy nhiên, có đầy đủ thông tin để tính giá trị trung bình theo tập hợp C*mC ký hiệu c*cn ta tính giá trị trung bình giá trị kỳ vọng, cụ thể giá trị trung bình kỳ vọng toán tử A xác định sau: Ta ký hiệu: Pnm=C*mCn (1.5) Ma trận tạo giá trị p , gọi ma trận mật độ Như vậy, Ợ) = Ỵ,C‘mC„Am = ỵip„mA,m=Ỵ1(pA\m=T,{pA)(1.6) m Jĩ m m Jĩ Do pnm = c*c nên p = p* , p ma trận tự hên hợp Một kết quan trọng khác Tr(pẨ)=^jC*mCm = Ket suy từ điều m kiển chuẩn hóa Chúng ta nhớ lại theo quan điểm lượng tử tất thông tin trạng thái hệ cho biểu diễn số hạng giá trị kỳ vọng toán tử chọn cách thích hợp Như vậy, vấn đề phải tính toán giá trị kỳ vọng Vì giá trị kỳ vọng toán tử thu cách sử dụng phương trình (1.6), nên ma trận mật độ chứa tất thông tin cần thiết hệ Kiểu lấy trung bình với gạch ngang đầu lấy trung bình theo tập hợp Quá trình giải thích sau: Người ta tạo tập hợp gồm N hệ đủ lớn cho hệ gần đồng với nhau, theo mức độ mà thông tin không đầy đủ có cho phép Sau đó, đê tiến triến theo thời gian, đặc trưng hàm trạng thái: n víi j = 1,2, , n, trung bình theo tập họp c*c tính theo công thức sau: -6- pJỦ=c:,(tpự)=ịỵcp{tpj\t) iV j=1 (1.7) Trung bình theo tập hợp trung bình N hệ Theo cách lý giải vật lý ma trận mật độ biểu diễn số khía cạnh xác suất tập hợp xét với phần tử đường chéo xác suất đê hệ trạng thái (r ) Các phần tử nằm đường chéo trung bình theo tập hợp c*c , có hên quan với lưỡng cực phát xạ tập hợp hệ xét Chúng ta có thẻ biểu diễn hệ C*mC đon giản phần tử ma trận toán tử |vr)(vỉ/| phản ánh thông qua vecto cột hàm sóng ỊT) {«,|TX^k)=c;c„ Từ (1.5) (1.8), ta được: (1.8) p = |vF)(xF| (1.9) Như trình bày, sở !«„)} toán tử mật độ biểu diễn ma trận, gọi ma trận mật độ với thành phần: p A= c*c rnm mWr^mrr^ m n ta cần lưu ý phần tử ma trận p hermic, tức là: p* = c*c = p p+ = p (1.10) Với tính chất đặc trưng trên, toán tử p thỏa mãn đầy đủ đặc trưng trạng thái hệ lượng tử Nói cách khác, toán tử mật độ pcho phép thu tiên đoán vật lý từ ỊỸ) Cụ thể diễn tả định luật bảo toàn xác suất, tính giá trị trung bình đại lượng -7- 1.1.2 Phương trình ma trận mật độ: Hàm sóng hệ thỏa mãn phương trình Schrodinger: i»d => YI VI (1.11) =ỵc„ự)HU„(ĩ) n (1.12) Nhân vô hướng hai vế phương trình (1.12) với UmỢ), đồng thời dung tính trực chuân hàm un(r) ta CÓ: it,ịc„(t\u„(j-)uP)=Ỵ,c„(t\umịĩ-)Hup) dt T ^i»ĩẪ^-=ỵẩcsi)Hm n Vĩ n Vì pnm ự) = c; ự)Cn (0 nên ta suy ra: dp„m (0 _ c ỠC^_ + C*ỠCỈL Ô/ " Ô/ M Ỡ/ Do tính tự liên hợp H, phương trình (1.14) trở thành: ^=kp,m dí Ìì đó: (1.13) (1.14) (1.15) [p,H] = pH-Hp Phương trình (1.15) phương trình Liuvin cho ma trận mật độ, áp dụng đê mô tả tương tác hệ nguyên tử với trường xạ để mô tả trình phi tuyến khác Lý thuyết sở phát xạ hấp thụ nguyên tử bao gồm chế mở rộng vạch Độ rộng vạch sinh từ phát xạ tự phát độ mở rộng vạch phát xạ Sự phân rã nguyên tử có nhiều nguyên nhân trình phân rã phát xạ tự phát (là trình nguyên tử trạng thái có mức lượng cao tự động nhảy xuống trạng thái có mức lượng thấp hơn) phân rã va chạm -8- Phương trình (1.15) trường họp lý tưởng nghĩa cường độ, pha tần số trường kích thích hoàn toàn đơn sắc mức lượng không suy biến không ý đến phân rã trạng thái Thực tế nhiều nguyên nhân, thông số thường thăng giáng mức lượng hệ suy biến với độ rộng phố Sự mở rộng va chạm, mở rộng tự nhiên, mở rộng Doppler Vì vậy, để khảo sát thực tế hơn, phải bổ sung ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng vào phương trình, tức phải đưa thêm vào ma trận suy giảm tương ứng với thăng giáng, trình phân rã Khi phương trình (1.15) trở thành: ềk=-éiH,p\+hp (1.16) dt Ĩ1 Trong đó, H Hamiltonian toàn phần nguyên tử, thông thường H biêu diễn tổng hai phần: phần mô tả tương tác nguyên tử với trường, phần lại đặc trưng cho Hamiltonian nguyên tử trường + Trong gần lưỡng cực ta biêu diễn [6] H - Hũ-dẼ (1.17) A: toán tử mô tả trình tích thoát phân rã tự phát va chạm p: toán tử ma trận mật độ + Khi xét đến tương tác nguyên tử với sóng điện từ, Hamiltonian toàn phần hệ là: = Hữ + ờr (1.18) Với Hữ: Hamiltonian tự do; Hj \ hamiltonian tương tác Phương trình (1.17), (1.18) sử dụng trường hợp cụ thể phàn sau luận văn -9- 1.2 Các hiệu ứng kết họp tưong tác nguyên tử truờng laser 1.2.1 Các trạng thái kết hợp không kết hợp Trong hệ nguyên tử hai mức, tác dụng trường điều khiến hai trạng thái hệ thay đổi theo thời gian Tuy nhiên, có thêm trường tác dụng mô hình nguyên tử hai mức mô tả ta phải sử dụng mô hình nguyên tử nhiều mức Đó hạn chế nguyên tử hai mức Minh họa cho điều hệ nguyên tử ba mức kích thích hai trường laser Lúc đó, xảy nhiều hiệu ứng thú vị mà ta quan sát hệ nguyên tử hai mức Tính chất quan trọng mà dẫn tới khác biệt hệ ba mức hay nhiều mức với hệ hai mức hên kết hai trường laser với tần số khác Một pha trộn nguyên tử hai mức khác cộng hưởng với nhiều hem trường đơn sắc Tuy nhiên, trường laser cộng hưởng với loại nguyên tử chí cường độ đủ cao đế đẩy nguyên tử xa trạng thái cân bằng, trường laser ảnh hưởng lên liên kết chùm khác Mặt khác, hệ nguyên tử ba mức, hai sóng laser với tần số khác tương tác với nguyên tử Nếu chúng đủ mạnh để đẩy hệ nguyên tử xa cân bằng, sóng quang học có thẻ ảnh hưởng khác - môi trường “trộn” sóng Môi trường nguyên tử cho phép chế khác đê hên kết trường laser khác mà phân loại thành nhóm cách khái quát nhóm chế “kết hợp” “không kết họp” Trong trường hợp hên kết kết họp, nguyên tử liên kết thông tin pha biên độ hai chùm, có thông tin cường độ liên đới trường hợp không kết hợp Một thí dụ điển hình chế không kết hợp bơm quang học, sóng bơm quang học mạnh (mũi tên đậm hình 1) làm di - 10- chuyển động hệ nguyên tử thay đổi kết tạo tần số thích hợp (cộng hưởng) hệ số hấp thụ hệ nguyên tử giảm môi trường trở nên suốt Trong chế bẫy độ cư trú (bẫy độ cư trú tượng trạng thái nguyên tử “bẫy” lại tác dụng đồng thời hai hay nhiều trường quang học), kênh giao thoa nguyên tử tạo hai trường liên kết có cường độ tương đương Neu có trường (ví dụ trường thứ hai) mạnh hơn, cho Q, □ Qj, có giao thoa cảm ứng trường điều khiẻn thứ hai chiếm ưu Điều đẫn đến hấp thụ nguyên tử trường thứ bị triệt tiêu Hiện tượng gợi hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ (EIT - Electroinagnetically Induced Transparency) Trong hiệu ứng này, trường ứng với 02 thường gọi trường hên kết (kí hiệu í} ), trường ứng với gợi trường dò (ký hiệu lào,) Trước có số công trình nghiên cứu hiệu ứng suốt cảm ímg điện từ cho cấu hình ba mức lượng với trường dò trường điều khiển kết thu cửa sổ miền phổ cộng hưởng Đê tăng khả ứng dụng nhà khoa học ý đê tạo nhiều cửa sổ suốt phương án đề xuất đưa thêm trường laser điều khiên đê kích thích thêm trạng thái tham gia vào trình giao thoa Cách làm tạo nhiều cửa sổ việc điều khiển nhiều chùm sáng đồng thời phức tạp Tuy nhiên đê khảo sát hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ người ta đưa cách khác đơn giản sử dụng chùm điều khiển chọn hệ nguyên tử phù hợp đế bước sóng ánh sáng liên kết với nhiều mức lượng khác Thông thường tập trung -20- vào nguyên tử kim loại kiềm Rb, Cs phổ điện tử chúng đơn giản nằm vùng nhìn thấy nên dùng laser thương mại làm nguồn kích thích kết hợp Tuy nhiên, nghiên cứu phổ kim loại kiềm môi trường khí nóng nhiệt độ phòng ảnh hưởng hiệu ứng Doppler đáng kể Vì phải nghiên cứu chúng phòng lạnh (cỡ nK) thấy hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ điều khiển rõ nét -21 - 7.6MHz ‘ 9.0MHz 1r ị 121MHz A1 Pu Pu P l4Pl5 P 24P25 Pn Pii Pli P Kýxác hiệusuất cácdịch trạngchuyển thái: KÉT »CHƯƠNG LUÂN CHƯƠNG ímg I trạng với II tương từ trạng1111» thái I i) đến tháimức \j) phải Ps 1Pì P33 34P35 (ĩ* j) cho ta P43 P P45 PAIPM 44 5SI/2(F =3), điều 5P3/2(F thỏa mãn kiện=tự3), liên5D5/2(F=4), hợp p = p 5D5/2(F=3) 5D5/2(F=2) Ở đây, Flà Psi P53 P AI 54Pii • Ờnày làsốHaminton phần hệma vàtoàn xác định bằng:lý tử ký hiệu lượng mô men góc (bao bán gồmcổ Chương dẫntửratoàn phương trình trậnphần mật độ nguyên theơ thuyết KHẢO SÁT HIỆU ỨNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG DIỆN TỪ Hphần =khi H„của + Ờ„ (2.4) spin mô men toànvà điện tử hóa điểnhạt chonhân trường hợp lý góc tưởng xét đến quátrị) trình phân rã va chéo p = 1,2,3,4,5) ru Do khoảng cách mức tinh tếtử tương đốimúc bé (nhỏ 10 2.1 Theo Phương trình ma trận mật độ nguyên tửcác năm tìũ\ 0 0 chạm đó, tiến triển hệ nguyên trường laser fỉ0 Haminton nguyên tử tự xác định theo công thức : tlCũ2 0 Mhz) chúng ứngmật đồng chùm sángtrình liên Liouvile kết Laser nên mô tả theo có cácthể phần tử cảm ma trận độthời tuânbởi theo phương tlCỮ 0 0 Ồ0 = hco, 11)(lI + hCũ, 12)(21 + hũù, 13) (31 + hứ)414)(41 (2.5)quá+ dò kích thíchvào dịch £ —> cònlàlaser điềunăng khiểnlượng) kích thích |2) sốchuyển trạng thái (hay số mức thammức gia h0ũủ4 0 Tùy thuộc Xét hệ nguyên tử Rb85 cấu hình mức lượng tương tác (51 vói 15) năm h0ờ}3lên tìũ)A 0 trình với gần trường ngoài, có dạng nhómtương hai tác mức ma II trận ;|4) mật độ » (hình 2.1) đơn Haigiản mức hai trường laser (trường laser dò trường laser điều khiển) có tần số thích dạng maVới trậnhệcủa :tử mức lượng, ma trận mật độ có dạng phức tạp nguyên J^sắp cách độ khoảng tương ứng làsoSyvới \ Hai mứcdò J^và ắp hợp vàxếp cường củamột trường điềuphổ khiên mạnh trường CảIIhai 2x2 độ cư trú mức dao động theo tần số Rabi Với hệ xếp ởkhoảng ứngmode ổ2;tương [MHz] lasercách nàynhau phát chế độphổ liêntưong tục, đưn ứng với tần số ứ) nguyên tử nhiều mức, độ phức tạp tăng lên có nhiều kênh dịch chuyển triên thời tần giansốcủa trạngdòthái sự(2.6) kích Cù Gọi ASựvàtiến A cáctheo độ lệch củacácchùm lượng chùm tử điều khiển với xuất thích kết hợp chùm laser dò laser liên kết mô tả thông qua Đế nghiên cứu tínhtác chất quang học tửcủa trường nguyên cần Hamiltonian tương nguyên vớimôi trường Laser trongtử, gầnchúng talưỡng F'=2(5 ma trận mật độ phương trình Liouville: ac giải điện phương trình Liouvile để tìm phần tử ma trậnDỊ/2) mật độ, từ suy(2.2) hệ mầ=-mÍH,p]+Ap cực có dạng: F”=3 õt ỈĨL J F'=4thông số đặc số = hấp thụ hệ số+1 tánQcan sắc môi trường Đây hai H, 12)(l|éf“>' |3)(2|e-v + ị Cìcatl |4)(2|e-“*' + ị ntas215>(2|e-”-' + C.C Trong đó: F=4(5P trưng cho tính chất quang học môi trường Ạ 63MIIz m) • p toán tử mật độ cho hệ năm mức biểu diễn (2.7) dạng ma ù)p Cúp đây, Q.p = dlxEp / ti Qp = dì2Ec / ti tương ứng tần số Rabi trận 5x5: cảm ứng chùm laser dò chùm laser điều khiển; Ep Ec tương ứng |1> F=3(5S\à) (b)điều khiển; a32 = d32/ d32, (a) chùm laser dò laser biên độ điện trường Hình củalànguyên tử Rb85 a422.1 = Sơ dA1đồ/ d32 mức aỊ2 = lượng d52/ d32 tỷ số mom en lưỡngkích cựcthích dịch theo chuyên p =giản đồ bậc thang (2.3)các (a): Sơ kích (b);cúa Các lượng tử Rb8^ trạng thái; dnm đồ phẩn tử thích; ma trận mômức mennăng lưỡng cựccủa điệnnguyên trạng thái m n Đặt:(2.7) A -Cù -Cởn độ lệch viết dướilàdạng ma tần trậncủa có chùm dạng: dò, Ac = Cù -ứ)32 độ lệch tần chùm hên kết, hạt trạng thái |z), = Các phần tử nằm đường chéo p 1=1 3 Ổ2 = Củị -ũữy -2222354 - (2.1) 2* * 0 iav ia>et ,03ct tidte ittự OỈHtoỉ ma,,e c eĩũự tiQ 2 42 252 L mì2e-ia>J tì ũ) 0 (^ tiQ Tf' + r9 tì Cũ (2.11) z r*+ I TJt r,j tat? ~'act V Ek [...]... chuyển giữa^12 các )mức ỵ biêu thị tốc độ phát xạ tự phát từ mức i về mức (i, j =1,2,3), ( 1j, -48) Lij là toán tử xác định đo quá trình phân rã tự phát ry = với r,,tương ứng là tốc độ phân rã tự nhiên tại mức i và j 1.2.4 Bản chất vật lí về sự trong suốt cảm ủng điện từ Hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ là kết quả của giao thoa lượng tử giữa các dịch chuyển trong nguyên tử (phân tử) dưới sự kích thích... trình tương tác giữa nguyên tử với trường bức xạ - phương trình Liouvile, từ đó đưa ra dạng phương trình ma trận mật độ cụ thê cho hệ nguyên tử hai mức, đưa ra bản chất của dao động Rabi, cho hệ nguyên tử ba mức đưa ra bản chất của hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ từ đó làm cơ sở cho hệ nguyên tử năm mức cấu hình bậc thang Giải hệ phương trình ma trận mật độ cho hệ nguyên tử năm mức trong gần đúng sóng... nhất định ta có thê xem nguyên tử gần đúng hai mức khi nó bị kích thích chỉ bởi một trường điện từ và các quá trình dịch chuyên chỉ xảy ra trong phạm vi hai mức Trong sự mô tả bán cổ điển, trường bức xạ đặt vào nguyên tử được mô tả bởi một sóng phang điện từ cổ điển, E= E0 cos(úủt - kì) (1.19) Mặt khác, nguyên tử thỉ được lượng tử hóa ơ đây, chúng ta khảo sát hệ nguyên tử hai mức có các trạng thái riêng... *(Af Ap + cònlàlaser điềunăng khiểnlượng) kích thích |2) sốchuyển trạng thái (hay số mức thammức gia trong h0ũủ4 0 0 0 Tùy thuộc Xét hệ nguyên tử Rb8 5 cấu hình mức năng lượng tương tác (51 vói 15) năm h0ờ}3lên tìũ)A 0 0 0 trình với gần trường ngoài, sẽ có dạng hoặc nhómtương hai tác mức nhau là ma II trận ;|4) mật và độ » (hình 2.1) đơn Haigiản mức và hai trường laser (trường. .. lên số các nguyên tử tương tác với chùm dò Mặt khác các sự tương tác kết hợp, trao đổi độ liên kết giữa các dịch chuyển khác nhau (trái ngược với các độ cư trú) Hình 1.1 Bơm quang học trong các hệ ba mức 1.2.2 Dao động Rabi Mô hỉnh đơn giản nhất được sử dụng đế minh họa tương tác nguyên tử- trườnglà hệ nguyên tử hai mức năng lượng Mặc dầu nguyên tử thực có vô số mức năng năng lượng nhưng trong một số... hên kết (kí hiệu là í} ), còn trường ứng với được gợi là trường dò (ký hiệu lào,) Trước đây đã có một số công trình nghiên cứu hiệu ứng trong suốt cảm ímg điện từ cho các cấu hình ba mức năng lượng với một trường dò và một trường điều khiển và kết quả là chỉ thu được một cửa sổ trong miền phổ cộng hưởng Đê tăng khả năng ứng dụng này thì các nhà khoa học đã chú ý đê tạo ra nhiều cửa sổ trong suốt và một... với cường đô trường laser, QR = tì Hình 1.3 Sự thay đổi độ cư trú theo thời gian của nguyên tử hai mức dưới tác động của trường ngoài sau một chu kì dao động Rabi 1.2.3 Tương tác giữa nguyên tử ba mức với trường laser Chúng ta sẽ sử dụng thuyết bán cố điên để khảo sát sự tương tác giữa nguyên tử và bức xạ điện từ một sóng điện từ biến thiên theo thời gian và không gian tương tác với nguyên tử Để đơn... rất tương tự: một sóng điện từ kích thích các nguyên tử có tác dụng giống như lưỡng cực điện Sự khác nhau chủ yếu là chúng được mô tả theo cơ học lượng tử - |2> 651 2 - |1> Hình 1.2 Mô hình nguyên tử hai mức tương tác với trường laser Nếu hệ nguyên tử hai mức thỏa mãn điều kiện dịch chuyển lưỡng cực tương tác với trường laser có tần số (ởc gần với dịch chuyên của nguyên tử CŨJ2 như trên hình 1.2 ... đề tài "Khảo sát hiệu ủng suốt cảm ủng điện từ môi trường nguyên tử Rb mức lượng" làm đê tài luận văn thạc sỹ Đề tài tập trung nghiên cứu thay đổi hệ số hấp thụ tán sắc hệ nguyên tử Rb8 5 cấu hình... tương tác nguyên tử- trườnglà hệ nguyên tử hai mức lượng Mặc dầu nguyên tử thực có vô số mức năng lượng số điều kiện định ta có thê xem nguyên tử gần hai mức bị kích thích trường điện từ trình... chất vật lí suốt cảm ủng điện từ Hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ kết giao thoa lượng tử dịch chuyển nguyên tử (phân tử) kích thích kết hợp chùm laser Do giao thoa này, môi trường trở nên suốt chùm