Об относительной роли фононного спектра и столкновительной релаксации в процессах генерации и рассеяния

Abstract

Показано, что релаксационные процессы и процессы с участием фононов способны влиять на эффективность генерации и рассеяния ВЧ колебаний в многоуровневых системах. В трехуровневой системе при значительной интенсивности фононов, обеспечивающих формирование инверсии на рабочем уровне, эффективность возбуждения ВЧ колебаний и фононов обратно пропорциональны степени поглощения или вывода энергии излучения. При рассеянии низкоэнергетических квазичастиц одновременно вверх (фиолетовый сателлит) и вниз по энергии (красный сателлит) с возбуждением фононов в прозрачных средах развитие процесса определяет спонтанное излучение. В рамках описания многоуровневой системы представлены известные процессы поглощения и излучения энергии высокоэнергетического кванта ядром. При превышении кинетической энергией отдачи потенциального барьера, удерживающего атом в решетке, линии поглощения и излучения оказываются разнесены в спектре на величину удвоенной энергии отдачи. Если после поглощения или излучения высокоэнергетических квантов изменения локализации атомов не происходит, движение атома приобретает осцилляторный характер. Энергия кванта такого атомного осциллятора равна кинетической энергии отдачи. Излучение осцилляторов с возбужденным ядром, представляет собой линейчатый спектр колебаний, причем вероятность излучения с энергией ядерного перехода практически на порядок превышает вероятность излучения других спектральных линий. В предположении, что кванты с этой же энергией столь же эффективно поглощаются атомами – осцилляторами, представлена оценка интенсивности излучения. It is shown that the relaxation processes and processes with phonons participation are able to influence on the efficiency of HF generation and scattering in multilevel systems. In three-level system, where operating level inversion formed by large phonon intensity, the efficiency excitation of HF oscillation and photon spectrum are inversely proportional dissipation or energy emission outside. The low-energy scattering simultaneously up (anti-Stokes satellite) and down (Stokes satellite) with phonon excitation in transparent media is determined by spontaneous radiation effect. In cases of emission and absorption of high-energy quantum by nucleus when the kinetic energy recoil exceeds the value of potential barrier, which is holding the atom in lattice, the absorption and emission lines are separated as large as redoubled energy of recoil. If afterwards emission and absorption of high-energy quantum by nucleus, atom localization don’t change, the motion of atom turn into oscillatory one. The quantum energy of such oscillator is equal an energy of recoil. Emission of such oscillator with excited nucleus is line spectrum of HF oscillation. The probability of radiation of spectral line with nuclear transition energy considerably exceed radiation probability of another lines. The intensity of radiation is found on conditions that the quantum with the same energy is absorbed also efficiently. Показано, що релаксаційні процеси та процеси с участю фононів здатні впливати на ефективність генерації і розсіювання ВЧ коливань у багаторівневих системах. У трьохрівневої системі при значної інтенсивності фононів, що забезпечують формування інверсії на робочому рівні, ефективності збудження ВЧ коливань і фононів оберне пропорційні рівню поглинання або виводу енергії випромінювання. При розсіюванні низькоенергетичних квазічасток одночасно уверх (фіолетовий сателіт) і униз по енергії (червоний сателіт) із збудженням фононів у прозорих середовищах розвиток процесу забезпечує спонтанне випромінювання. У межах опису багаторівневої системи представлені відомі процеси поглинання та випромінювання енергії високоенергетичного кванту ядром. При перевищенні кінетичною енергією віддачі потенційного бар’єру, що утримує атом в решітці, лінії поглинання та випромінювання виявляються віддалені у спектрі на величину подвоєної енергії віддачі. Коли ж після поглинання або випромінювання високоенергетичних квантів зміни локалізації атомів не відбувається, рух атому набирає осциляторного характеру. Енергія кванту такого атомного осцилятору дорівнює кінетичної енергії віддачі. Випромінювання осциляторів зі збудженим ядром, представляє собою лінійчатий спектр коливань, причому вірогідність випромінювання з енергією ядерного переходу практично на порядок перебільшує вірогідність випромінювання інших спектральних ліній. Вважаючи, що кванти з такою ж енергією також ефективно поглинаються атомами – осциляторами, представлено оцінку інтенсивності випромінювання.