Частота раби

Частота Раби - это радианная частота цикла Раби, которому подвергается данный атомный переход в данном световом поле. Таким образом, это частота флуктуаций населенностей двух атомных уровней, участвующих в атомном переходе в данной ситуации. Он пропорционален силе связи между светом и атомным переходом и амплитуде (а не напряженности ) электрического поля света. Раби колеблется между уровнями двухуровневой системы, освещенной светом, точно резонансным переходу, будет происходить на частоте Раби; когда падающий свет отстроен от резонанса, это происходит на обобщенной частоте Раби. Частота Раби - это полуклассическая концепция, поскольку она основана на квантовом атомном переходе и классическом световом поле .

В контексте эксперимента по ядерному магнитному резонансу частота Раби - это частота нутации суммарного вектора ядерной намагниченности образца относительно радиочастотного поля. (Обратите внимание, что это отличается от ларморовской частоты , которая характеризует прецессию поперечной ядерной намагниченности вокруг статического магнитного поля.)

Определение [ править ]

Частота Раби определяется как

${\ displaystyle \ Omega _ {i, j} = {\ frac {{\ vec {d}} _ {i, j} \ cdot {\ vec {E}} _ {0}} {\ hbar}},}$

где - дипольный момент перехода для перехода, - амплитуда векторного электрического поля , включающего поляризацию . В числителе есть размеры энергии, поэтому деление на дает угловую частоту .${\ displaystyle {\ vec {d}} _ {я, j}}$${\ displaystyle i \ to j}$${\ displaystyle {\ vec {E}} _ {0} = {\ hat {\ epsilon}} E_ {0}}$ ${\ displaystyle \ hbar}$

По аналогии с классическим диполем ясно, что атом с большим дипольным моментом будет более восприимчив к возмущению электрическим полем. Скалярное произведение включает в себя коэффициент , где угол между поляризацией света и дипольным моментом перехода. Когда они параллельны, взаимодействие наиболее сильно, когда они перпендикулярны, взаимодействия нет вообще.${\ displaystyle \ cos \ theta}$${\displaystyle \theta }$

В реальных системах с более чем двумя уровнями необходимо вычислить правильный матричный элемент дипольного перехода для соответствующего перехода. При приравнивании частоты Раби необходимо учитывать правильный коэффициент Клебша – Гордана .

Обобщенная частота Раби [ править ]

Для падающего светового поля, которое не точно соответствует резонансной частоте перехода, можно обратиться к обобщенной частоте Раби . Шлепок Раби фактически происходит на обобщенной частоте Раби в этой ситуации.${\displaystyle {\tilde {\Omega }}_{i,j}}$

${\displaystyle {\tilde {\Omega }}_{i,j}={\sqrt {|\Omega _{i,j}|^{2}+\Delta ^{2}}}}$

где - расстройка , мера того, насколько свет отклоняется от резонанса относительно перехода. Например, исследуя приведенную выше анимацию при частоте смещения ± 1,73, можно увидеть, что во время 1/2 цикла Раби (при резонансе), показанного во время анимации, колебания вместо этого проходят один полный цикл, то есть в два раза больше (нормального) Частота Раби , как и предсказывается этим уравнением. Также обратите внимание, что по мере того, как частота падающего света смещается дальше от частоты перехода, амплитуда колебаний Раби уменьшается, как показано пунктирной огибающей на приведенном выше графике.${\displaystyle \Delta =\omega _{\text{light}}-\omega _{\text{transition}}}$${\displaystyle \Omega _{ij}}$

См. Также [ править ]

• Цикл Раби
• Вакуумные колебания Раби
• Метод резонанса Раби

Ссылки [ править ]