Optisk pumpning
Optisk pumpning er en metode til at skabe en populationsinversion i et stof ved udsættelse for elektromagnetisk stråling med en højere frekvens end frekvensen af en kvanteinversionsovergang. Denne metode, som gør det muligt at skifte elektroner i atomer fra et magnetisk underniveau til et andet, dannede grundlaget for skabelsen af en kvantelysgenerator - en laser .
Teori
Metoden blev opdaget i 1950 af Alfred Kastler , da en lysstråle med den passende frekvens hæver atomer eller molekyler til et højere energiniveau uden at optage alle underniveauer. Det følger heraf, at lyset under de omvendte overgange af atomer til grundtilstanden forplanter sig ujævnt i forskellige retninger og er delvist polariseret i hver retning. Hvis det elektromagnetiske felt, der påføres de forhøjede atomer, har den fotonenergi, der er nødvendig for at inducere overgange mellem besatte og ubesatte underniveauer, og det udsendte lys ændrer både polarisering og rumlig fordeling, indikerer en sådan ændring, at radiofrekvensen er i resonans med energiforskellen. Kastlers optiske pumpemetode er blevet et middel til at udpege placeringen af underniveauer af forhøjede atomare tilstande.
Det antages, at atomet under optisk pumpning er orienteret til niveauet, men på grund af den cykliske natur af denne proces gennemgår den bundne elektron faktisk gentagen excitation og henfald mellem underniveauerne af de øvre og nedre tilstande. Laserens polarisering og pumpefrekvens bestemmer, hvilke underniveauer laseren er orienteret til.
Noter
I praksis forekommer fuldstændigt kohærent optisk pumpning muligvis ikke på grund af en stigning i kraften af overgangslinjebredden og uønskede effekter såsom hyperfin strukturindfangning og strålingsfangst. Følgelig afhænger orienteringen af et atom i et mere generelt tilfælde af frekvensen, intensiteten, polariseringen, spektralbåndbredden af laseren , af linjebredden og af transformationssandsynligheden for den absorberende overgang.