Báo cáo nghiên cứu khoa học: Sự mở rộng vạch phổ do ảnh hưởng của va chạm

Tuyển tập các báo cáo nghiên cứu khoa học hay nhất của trường đại học Vinh năm 2005 tác giả: 6. Phạm Khắc Lưu, Sự mở rộng vạch phổ do ảnh hưởng của va chạm...Cụ thể thì Vật lý khoa học nghiên cứu về các quy luật vận động của tự nhiên, từ thang vi mô (các hạt cấu tạo nên vật chất) cho đến thang vĩ mô (các hành tinh, thiên hà và vũ trụ). Trong tiếng Anh, từ vật lý (physics) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp φύσις (phusis) có nghĩa là tự nhiên và φυσικός (phusikos) là...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "Sự mở rộng vạch phổ do ảnh hưởng của va chạm"§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXV, sè 1A-2006 Sù më réng v¹ch phæ do ¶nh h−ëng cña va ch¹m a) Ph¹m Kh¾c L−u ( Tãm t¾t. Trong bµi b¸o nµy chóng t«i kh¶o s¸t phæ huúnh quang céng h−ëng cña hÖ nguyªn tö hai møc n¨ng l−îng khi kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña sù va ch¹m. Chóng t«i coi ¶nh h−ëng cña sù va ch¹m nh− lµ ¶nh h−ëng cña th¨ng gi¸ng ngÉu nhiªn vµ ®−a ra ma trËn suy gi¶m ngÉu nhiªn khi coi th¨ng gi¸ng do va ch¹m ngÉu nhiªn lµ th¨ng gi¸ng ®é lÖch tÇn sè cã d¹ng nhiÔu ®iÖn tÝn. I. PhÇn më ®Çu Trong bµi b¸o nµy chóng t«i nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña va ch¹m lªn sù mëréng v¹ch phæ dùa vµo ph−¬ng tr×nh Bloch quang häc hiÖu dông víi th¨ng gi¸ngngÉu nhiªn lµ nhiÔu telegraph. Trong thùc tÕ tr−êng laser kh«ng hoµn toµn ®¬ns¾c vµ hÖ l−îng tö cã thÓ suy biÕn, v× vËy tiÕn triÓn theo thêi gian cña c¸c biÕn sè®éng lùc cña hÖ nguyªn tö ®−îc m« t¶ bëi ph−¬ng tr×nh [2] dV (t ) = [iM ( X (t ))]V (t ) = [− iM s − M x ( X (t ))] V (t ) , (1) dtë ®©y V(t) lµ vect¬ Bloch, - iMs lµ ma trËn chøa c¸c thµnh phÇn kh«ng ®æi cña c¸cth«ng sè vÒ ®é lÖch tÇn ∆, vÒ tÇn sè Rabi Ω liªn quan ®Õn c−êng ®é tr−êng ngoµivµ hÖ sè Einstein A ®Æc tr−ng cho sù suy gi¶m tù ph¸t; Mx lµ ma trËn cña nhiÔudo va ch¹m, phô thuéc vµo nguån nhiÔu vµ tÝnh chÊt cña nhiÔu. Khi biÕt ®−îc Mx ta sÏ gi¶i ®−îc ph−¬ng tr×nh (1) vµ t×m ®−îc sù phô thuéccña mËt ®é c«ng suÊt phæ huúnh quang vµo nhiÔu. M« h×nh nhiÔu ph¶n ¸nhchÝnh x¸c ¶nh h−ëng cña va ch¹m bao nhiªu th× kÕt qu¶ tÝnh ®−îc c¸c gÇn víikÕt qu¶ thùc nghiÖm bÊy nhiªu. II. Ph−¬ng tr×nh quang häc Bloch hiÖu dông víi th¨ng gi¸ngngÉu nhiÖn l nhiÔu Telegraph Khi chiÕu mét chïm laser vµo vËt chÊt ë pha khÝ, c¸c nguyªn tö khÝ nµy cãsù va ch¹m ngÉu nhiªn lµm cho nguyªn tö bÞ kÝch thÝch nªn tr¹ng th¸i n¨ngl−îng thay ®æi dÉn ®Õn tÇn sè bøc x¹ thay ®æi theo thêi gian. Do sù va ch¹mngÉu nhiªn ®· lµm cho tÇn sè bøc x¹ cña nguyªn tö th¨ng gi¸ng nªn ta cã thÓ nãi¶nh h−ëng cña sù va ch¹m lªn c¸c biÕn sè cña nguyªn tö nh− lµ ¶nh h−ëng cñamét nhiÔu. Nh− vËy khi cã ¶nh h−ëng cña sù va ch¹m th× tÇn sè bøc x¹ cñanguyªn tö ë thêi ®iÓm t ®−îc tÝnh theo c«ng thøc ω = ω0 + X(t); X(t) m« t¶ th¨nggi¸ng cña va ch¹m cña c¸c nguyªn tö. KÕt qu¶ viÖc lÊy trung b×nh thèng kª c¸cph−¬ng tr×nh cña c¸c biÕn sè ngÉu nhiªn theo thêi gian phô thuéc vµo tÝnh chÊtcña c¸c lo¹i nhiÔu vµ nguån nhiÔu mµ ta ®ang kh¶o s¸t.NhËn bµi ngµy 05/8/2004. Söa ch÷a xong 10/12/2005 37 Sù më réng v¹ch phæ ..., tr. 37-45Ph¹m Kh¾c L−u, E2 2> ω = ω0 + X(t) 1> E1 H×nh 1 Lo¹i nhiÔu ®¬n gi¶n nhÊt mµ ng−êi ta th−êng kh¶o s¸t lµ nhiÔu tr¾ng (whitenoise) ®ã lµ lo¹i nhiÔu thay ®æi theo thêi gian tho¶ m·n ®iÒu kiÖn vÒ gi¸ trÞ trungb×nh X (t ) = 0; X (t ). X (t ) = 2 Dδ (t − t ′) ,ë ®©y D lµ hÖ sè khuyÕch t¸n cña khÝ nguyªn tö Trong vµi chôc n¨m l¹i ®©y, trong mét sè c«ng tr×nh [3] ..., thay cho nhiÔutr¾ng ng−êi ta kh¶o s¸t mét m« h×nh nhiÔu kh¸c gäi lµ nhiÔu telegraph. §ã lµnhiÔu thay ®æi theo thêi gian, biªn ®é nhËn hai gi¸ trÞ a, - a vµ tho¶ m·n ®iÒukiÖn vÒ gi¸ trÞ trung b×nh  t −t  X (t ) = 0; X (t ). X (t ) = a 2 exp − , (2) τ    c a t 0 -a H×nh 2trong ®ã a lµ biªn ®é nhiÔu, τc lµ thêi gian kÕt hîp nhiÔu. NhiÔu nµy cßn ®−îc gäilµ nhiÔu ®iÖn tÝn. NghiÖm cña ph−¬ng tr×nh (1) cã d¹ng (xem [4]) t V (t ) = e −iM st .V (0 ) + ∫ exp[− iM s (t − s )]. X (s )M xV (s )ds . (3) t LÊy trung b×nh hai vÕ cña ph−¬ng tr×nh (1) th× V (t ) = −iM s V (t ) + M x X (t ).V (t ) . ...