Структура рідин та взаємодія лазерного випромінювання з атомами. Пробій рідин під дією лазерного випромінювання. Тунельний ефект в лазерному полі. Застосування моделі Келдиша-Файсала-Ріса в якості теоретичного методу опису тунельного механізму пробою.
Аннотация к работе
У стрімкому розвитку сучасної науки і техніки одне з перших місць, безсумнівно, належить розробці і застосуванню оптичних квантових генераторів (ОКГ) - лазерів. Створення потужних джерел когерентного монохроматичного випромінювання - лазерів послужило поштовхом до вивчення фізичних явищ, що виникають при взаємодії потужного світлового пучка з атомами.Ейнштейном закону для фотоефекту відкрила дослідження цього процесу, одного з основних процесів, що виникають при взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною. У першій половині XX століття процес фотоионизации атома був детально вивчений експериментально і описаний теоретично [1]. Основною рисою процесу фотоіоноізаціі атома є його однофтонная природа - елементарний акт відриву електрона від атома відбувається в результаті поглинання одного фотона. У першій половині XX століття були виявлені, досліджені і описані також і інші елементарні процеси, що виникають при взаємодії світла з атомом - фотозбудженого атома, релєєвськоє і романовське (комбіноване) розсіювання світла атомом. Використовуючи лазерне випромінювання, були виявлені і багатофотонні аналоги інших основних однофотонних процесів - многофотонной збудження атома, збудження вищих гармонік при розсіянні світла (многофотонной релєєвськоє розсіювання світла) і гіперрамановское (многофотонной раманівське) розсіювання світла атомом.Відбувається зміна агрегатного стану і утворюється рідина, яку, за цими уявленнями, можна розглядати як сильно стиснений газ. У разі ж сильного звязку електронів з окремими атомами подібного роду зближення не викличе "усуспільнення" електронів, у яких звязок зі своїми атомами в якійсь мірі збережеться. При поглинанні квантів енергії, наприклад при опроміненні, електрони можуть вийти зі сфери дії своїх атомів і утворювати струм провідності. В даний час прийнято вважати, що рідина при температурах, близьких до тих, при яких відбувається кристалізація, має багато спільних рис з кристалами, ніж з газами, а при температурах або тисках, близьких до "критичним", рідина більше схожа на газ. У твердих тілах атоми тривало здійснюють теплові коливання в одному і тому ж оточенні, але це оточення не є постійним: атоми з одного положення рівноваги переходять в інше (вузли та міжвузля), і таким чином, хоча і повільно, але також як і в газах , відбувається безперервне перемішування атомів.Якщо до металевих електродів, розділеним рідиною, докласти достатньо висока напруга, в рідині відбувається надзвичайно швидка іонізація, внаслідок чого рідина перетворюється в газ а, потім в плазму, набуваючи електричну провідність. Це явище називається електричним пробоєм рідини. Електрони, прискорюючись електричним полем, набувають енергії, достатньої для відриву електрона від молекули або атома, і виробляють іонізацію, віддаючи на це придбану енергію.Оскільки е нергія кожного світлового кванта в багатофотонні випадку може бути дуже мала, а отже, великий період світлових коливань, багатофотонна іонізація повинна в межі переходити в випадок іонізації атома в постійному електричному полі. Як відомо, польова іонізація описується квантовою механікою як туннелирование електрона під потенційним барєром. Іншими словами, іонізацію атома в постійному полі можна розглядати як многофотонной поглинання, коли енергія кожного окремого фотона прагне до нуля, а число поглинених фотонів стає нескінченним. Умова виникнення тунельного ефекту в змінному полі можна якісно зрозуміти таким чином (рис. У випадку, якщо електрон встигне протуннеліровать з атомної потенційної ями глибиною U за один напівперіод поля, він виявиться іонізованним відповідно до законів тунельного ефекту, описуваного формулою (3).В основу теоретичних методів опису процесу нелінійної іонізації атомів покладено кілька основних закономірностей, що характеризує цей процес. · Велика напруженість поля випромінювання, при якій реалізується процес нелінійної іонізації атомів; мова йде не тільки про поля субатомной (F Fa) напруженості. · Необхідність опису переходів електрона, що відбуваються при впливі двох полів порівнянної амплітуди - кулонівського поля атомного остова і зовнішнього поля випромінювання. · Можливість використання напівкласичного методу опису взаємодії атома з полем випромінювання, в рамках якого поле описується на мові класичної фізики, а атом - мовою квантової механіки. Можливість опису випромінювання на мові класичної фізики обумовлена великим числом когерентних фотонів, під дією яких відбувається процес нелінійної іонізації.Аналіз літературних джерел показав, що існуючі роботи, присвячені пробою рідин, не мають повної теорії пробою рідин. Основні електричні властивості рідин, мабуть, визначаються «ближнім порядком», тобто характером взаємодії молекул з найближчими сусідами, як це має місце в напівпровідників.
План
Зміст
Вступ
1. Взаємодія лазерного випромінювання з атомами
2. Структура рідин
3. Пробій рідин під дією лазерного випромінювання
4. Тунельний ефект в лазерному полі
5. Застосування моделі Келдиша-Файсала-Ріса в якості теоретичного методу опису тунельного механізму пробою
Висновок
Список використаної літератури
Вывод
Аналіз літературних джерел показав, що існуючі роботи, присвячені пробою рідин, не мають повної теорії пробою рідин. Основні електричні властивості рідин, мабуть, визначаються «ближнім порядком», тобто характером взаємодії молекул з найближчими сусідами, як це має місце в напівпровідників. Незважаючи на труднощі повязані з відсутністю повної теорії пробою рідин, були встановлені закономірності пробою. Основними процесами електричного пробою рідини в початковій стадії є Багатофотонні іонізація каскадна, або лавинна іонізація. Перші електрони зявляються завдяки залежному від частоти тунельному ефекту, на високих частотах тунельний механізм еквівалентний многофотонной іонізації. Встановлено, що пробій за допомогою лазерного випромінювання можна отримати, використовуючи фотохімічні речовини або за рахунок нелінійної іонізації речовини. Основними параметрами, що впливають на характер взаємодії лазерного випромінювання з речовиною, є: · потенціал іонізації речовини;
· інтенсивність лазерного випромінювання.
Список литературы
1. Делоне Н.Б. /Взаємодія лазерного випромінювання з речовиною / Н.Б.Долоне - М.: Наука, 1989.-373 c.
2. Делоне Н.Б. /Нелінійна іонізація атомів лазерним випромінюванням / Н.Б.Делоне, В.П.Крайнов - М.: Фізматліт, 2001.-421 c.
3. Райзер Ю.П. / Пробій газів під дією лазерного випромінювання / Ю.П.Райзер/ Соросівський освітній журнал. 1998.- № 1.-С.89-94.