Одновременное двухфотонное возбуждение

Оптическая мощность современных лазеров в 10 ООО раз выше на любой частоте, чем мощность любой самой большой импульсной лампы. Очевидно, что они не просто расширяют возможности, которые давали обычные источники света. Взаимодействие молекул с фотонным полем такой огромной интенсивности приводит к новым процессам. Например, при нормальной интенсивности света одновременное поглощение двух фотонов одной молекулой представляет собой настолько редкое явление, что оно не может быть обнаружено. Но вероятность такого события возрастает пропорционально квадрату интенсивности света. Лазеры позволяют увеличить интенсивность света в 10 ООО раз, и вследствие этого вероятность двухфотонного поглощения становится на четыре порядка выше, чем вероятность поглощения одного фотона. Это позволяет нам осуществлять в экспериментах генерацию молекулярных состояний, не достижимых при однофотонном возбуждении. Более того, полная поглощенная энергия может стать достаточной для ионизации молекулы. А это открывает новые перспективы в химии ионов. Интерес к этой области исследований быстро растет, поскольку недавно были открыты ион-молекулярные реакции в межзвездном пространстве, а также потому что ионы являются основными частицами в плазме (тлеющий разряд) и при ядерном синтезе. Двухфотонная ионизация была использована для обнаружения особых молекул в специфически трудно достижимых условиях, подобных существующим в пламенах и при взрывах. Например, концентрацию оксида азота N0, который является составной частью смога, можно легко определить в пламени по количеству ионов, образующихся [c.148]

Использование рубинового лазера (длина волны 6943 Л) позволяет наблюдать чрезвычайно интересное явление возбуждение нафталина светом, который не поглощается этим углеводородом [7]. В данном случае возбуждение происходит за счет одновременного поглощения двух фотонов нафталин оказывается в синглетном состоянии, соответствующем длине волны 2900 А. Двухфотонный процесс поглощения является следствием высокой интенсивности монохроматического лазерного пучка. Вероятно, при помощи лазеров удастся получить большие концентрации триплетных молекул и, следовательно, наблюдать их взаимодействие друг с другом и с синглетными молекулами. Несомненно, применение лазеров будет расширяться. [c.301]

Для устранения доплеровского уширения можно использовать двухфотонную спектроскопию, где два фотона, одновременно поглощаемые для возбуждения молекулярного перехода, принадлежат двум разным лазерным волнам, распространяющимся в противоположных направлениях 2. В системе координат молекулы, перемещающейся с компонентой скорости Уг, частоты двух лазерных волн имеют доплеровский сдвиг [c.283]

Наряду с описанными возможны процессы флуоресценции в результате фотоионизации и последующей рекомбинации иона, возбуждение за счет атомных столкновений, фотодиссоциации молекул и некоторые другие. В частности, при одновременном поглощении атомом двух фотонов, имеющих суммарную энергию, равную энергии верхнего уровня, при переходах с которого наблюдается излучение. Хотя вероятность двухфотонного поглощения существенно меньше вероятности однофотонного, при лазерном возбуждении двухфотонная флуоресценция может быть достаточно интенсивной. [c.13]

Обладает ли лазерный луч каким-либо специфическим действием на биологические объекты по сравнению с видимым светом Естественно, что сжигающий эффект не обладает какой-либо биологической спецификой, а зависит только от плотности энергии. При лазерном облучении возможно двухфотонное заселение высших электронных уровней. Первые указания на возможную биологическую роль подобного рода процессов были получены Л. Б. Рубиным с сотр. На примере дрожжей, бактерий, водорослей и вирусов ими было показано, что после достижения определенной мощности лазерного импульса УФ-света (около 100 кВт/см ) квантовый выход летального действия возрастает почти на порядок. Одновременно в опытах на ДНК в растворе при тех же мощностях зарегистрировано десятикратное увеличение квантового выхода димеризации тимина. Характерно, что, согласно специальным расчетам, при мощностях УФ-излучения, превышающих 50 кВт/см действительно создаются условия для осуществления двухквантовых фотохимических реакций. Приведенные данные, по мнению Л. Б. Рубина, указывают на то, что дважды возбужденные молекулы тимина обладают повышенной вероятностью вступления в химическую реакцию димеризации. [c.362]

Энергия фотона может быть значительно увеличена за счет двухфотонного поглощения (следует отличать от двухступенчатого поглощения см. разд. 3.9). Процессы многоквантового поглощения позволяют осуществлять те фотохимические реакции, которые на первый взгляд кажутся невозможными (хотя они вряд ли имеют значения для природных процессов). Как мы объясняли в разд. 3.9, высокая интенсивность лазерного излучения делает возможным одновременное поглощение двух фотонов, и наблюдаются процессы излучения с двухквантово-воз-бужденных уровней. Например, излучение паров цезия на переходе 920з/2- 62Рз/2 (Х = 584,7 нм) может быть возбуждено лазерным излучением с Я = 693,78 нм, хотя при нормальных условиях цези1г прозрачен для красного света этой длины волны. Однако излучение с Я = 693,78 нм соответствует точно половине энергии, требуемой для возбуждения состояния цезия [c.138]

Два встречных кванта и /у с суммарной энергией hux + huy = Elp настраиваются в резонанс с переходом на промежуточный уровень N hux = = Eln и huy = Enp). Любой атом из левого и правого крыльев доплеровского контура будет иметь возможность совершить резонансный двухфотонный переход, правда, с отстройкой Аи на уровне N для одного луча и Аи — для другого. Эффективность возбуждения в этом случае будет медленно уменьшаться в соответствии с кривой а2ф Аь х ф +Auy) (см. рис. 8.2.23,6) при увеличении отстроек Aux, Auy при одновременном поглощении атомом света из обоих лазерных лучей на промежуточном уровне, но с сохранением резонансности hux + huy = Elp- В то же время, другие изотопы будут находиться вне двухфотонного резонанса hux + huy ф Elp) по поглощению на уровень Р и сечение их возбуждения будет быстро падать в соответствии со значениями кривых ф l Auy) (см. рис. 8.2.23, б). Характеры [c.409]

Возбуждение верхнего энергетического уровня путем одновременного поглощения двух фотонов, движущихся в противоположных направлениях, приводит к минимизации или устранению донлеровского уширения [70—75]. Поглощение происходит в том случае, когда сумма энергий двух фотонов равна разности энергий между соответствующими двумя энергетическими уровнями. Поскольку фотоны движутся в противоположных направлениях, доплеровский сдвиг длины волны атома относительно одного фотона компенсируется противоположным доплеровским сдвигом атома относительно другого фотона. Естественно, все атомы в общей населенности испытывают одинаковое влияние независимо от того, какие доплеровские компоненты они имеют. Это сильно отличается от спектроскопии насыщения (разд. 3.4), где только атомы с нулевой (или близкой к нулевой) доплеровской составляющей скорости детектируются слабым зондирующим пучком. Следовательно, сигнал в спектроскопии насыщения зависит от функции распределения доплеровского уширения, тогда как при двухфотонном поглощении он не зависит от нее. [c.183]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология