Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 111/15 Streszczenie W10: dośw. Sterna-Gerlacha (wiązka atomowa – kwantyzacja przestrzenna spinów.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 111/15 Streszczenie W10: dośw. Sterna-Gerlacha (wiązka atomowa – kwantyzacja przestrzenna spinów."— Zapis prezentacji:

1 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 111/15 Streszczenie W10: dośw. Sterna-Gerlacha (wiązka atomowa – kwantyzacja przestrzenna spinów – selekcja stanu kwantowego) rozszerz. dopplerowskie naturalna szerokość linii spektralnych N S BB N S BB AA N S  B=0 B rf szerokość linii spektr. (mechanizmy rozszerzenia)  metoda wiązek molekularnych (Stern-Gerlach) możliwa, gdy czas życia poziomów dostatecznie długi → stany metatrwałe (podstawowe) → przejścia w zakresie małych częstotliwości (brak rozszerzenia dopplerowskiego)

2 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 112/15 Doświadczenie Lamba-Retherforda – pomiar przesunięcia Lamba 1955  pomiar w zakresie mikrofal (10 9 Hz) zamiast w zakresie optycznym (10 15 Hz) istotne własności wodoru: stan wzbudz. 2P emituje 121,5 nm (   s) stan wzbudz. 2S metatrwały (ta sama parzystość) en.  10 eV przejścia 2S–2P E1 (el.dipol) – można indukować elektr. polem o częstości radiowej (rf – radiofrequency, np. mikrofale – microwaves) poprawki radiacyjne QED  zniesienie deg. przypadkowej – rozszczep. 2S i 2P (przesunięcie Lamba): trudności pomiaru – poszerz. Dopplera

3 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 113/15 realizacja doświadczenia H2H2 H 2700 K wzbudz. do n=2 2S, 2P (  10 eV) Ly  (121,5 nm) N S ww zasada pomiaru – przejście rezonansowe indukowane przez pole  w  w I det AA 2P 2S 1S 121,5 nm stała częstość pola rf zmiana rozszczep. zeeman.  zmiana prądu detektora:

4 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 114/15 wyniki  E=1057,77  0,10 MHz

5 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 115/15 Radiospektroskopia  precyz. pomiar b. małych str. spektr. B I det B En. m=+1/2 ħ  m=-1/ dla r.f. A 21 <

6 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 116/15 Pompowanie optyczne 1966, Alfred Kastler rezonans optyczny – zasada zachow. energii ħ  = ħ  fi foton niesie też kręt – zasada zachow. krętu (W. Rubinowicz, 1932)     ħ  absorpcja fotonu zmienia rzut krętu atomowego 2 P 1/2 2 S 1/2 m J = –1/2 +1/2 detektor ++ ++ B 2 P 1/2 2 S 1/2 m J = –1/2 +1/2 detektor ++ ++ 2 P 1/2 2 S 1/2 m J = –1/2 +1/2 detektor ++ ++ B różnica populacji (orientacji krętu J)  rezonans między m J = –1/2 i +1/2 selekcja stanów kwantowych (S.-G.) metoda spinowej polaryzacji tarcz gazowych („magnesowanie gazu”), czas sygnał z detektora nat. św. 

7 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 117/15  B g J B  I det B En. m=+1/2 ħ  m=-1/2 Pompowanie optyczne → podwójny rezonans 2 P 1/2 2 S 1/2 m J = –1/2 +1/2 detektor ++ ++ 2 P 1/2 2 S 1/2 m J = –1/2 +1/2 detektor ++ ++ B 2 P 1/2 2 S 1/2 m J = –1/2 +1/2 detektor ++ ++ B B 1 cos  t B 1 =0 B10B10 Podwójny rezonans (optyczno-radiowy) szer. linii rezonansowej b. mała (stan podstawowy)  b. precyzyjne pomiary (ograniczenie: zderzenia) częst. przejść od Hz do GHz  „wzmacniacz kwantowy”: kwanty r.f. ( eV) wyzwalają fotony optyczne (eV)  b. duża czułość

8 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 118/15 m f = 2 m f = 1 m f = 0 m f = –1 m f = –2 g g B g BxBx ByBy BzBz dygresja - kondensat spinorowy natężenie pola mieszającego   Włączamy dodatkowe pole magnet. (mieszanie stanów)  Swobodne spadanie atomów po wył. pułapki  Włącz. niejednorodne pole magnet. (ef. S-G)

9 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 119/15 Zastosowania pompowania optycznego: obrazowanie medyczne (spolaryz. 3 He *, 129 Xe) zegary atomowe – indukowanie rezonansu między poziomami str. nsbt. m=0 – m’=0 (słabo zależą od zewn. czynników – dobry wzorzec częstości) masery m’=0 m=0 B F’=2  0 F=1 0 magnetometry – pomiar częstości rez. między podpoz. zeem. (częst. Larmora)  pomiar B (czulsze niż SQUIDs) ++ B? B 1 cos  t  =  E/ħ = (  m g J  B /ħ) B liczne! przygotowanie czystych stanów kwant. np. do kryptografii kwantowej etc...  0  I det

10 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 1110/15 Interferencja stanów atomowych 1 1. Dudnienia kwantowe Superpozycja niezdegenerowanych stanów atomowych  stan niestacjonarny (Np. W9) e1e2ge1e2g powrót do stanu podst. – emisja światła o natężeniu  |D| 2 wzbudzenie: dwie spójne linie, lub jedna szeroka spektralnie  Dudnienia kwantowe  pomiar bez rozszerz. dopplerowskiego time I em (t) człon interferencyjny

11 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 1111/15 Interferencja stanów atomowych 2 2. Skrzyżowanie poziomów (level-crossing) Superpozycja zdegenerowanych stanów atomowych  stan stacjonarny e1e2ge1e2g Energia A/2 0 - A 0 B Przykład: ef. Backa- Goudsmita:  21 (B) B=B LevCross Ī (B)=A 1 +A 2 +C(B) B LC B Ī (B)  met. wyznaczania str. poz. energet. 

12 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 1112/15 Skrzyżowanie poziomów – c.d.  w B=0 poziomy też się przecinają:  21 (B) B=0 Np. J g =0 – J e =1 ważne reg. wyboru:  m= 0,  1  obserwujemy przecięcia poziomów z  m=  1,  2 Ī (B)=A 1 +A 2 +C(B) En. 0 B J g =0 m=+1 m= 0 m=–1 J e =1 szerokość skrzyż. poz.:  E    B  /(g J  B  m) 0 B BB Ī (B) efekt Hanlego metoda pomiaru czasów życia  =1/ 

13 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 1113/15 Interferencja stanów atomowych 3 ograniczenie zdolności rozdzielczej - czas oddział. z polem (czas pomiaru) – np. w met. wiązek molekularnych (I. Rabi): Pol. Det. (analiz.) d pole EM;   0 Gdy dokładność pomiarów ograniczona (szum):  0   /d Sygnał  0  Sygnał  szum  0   Dokładność pomiarów  gdy:    spowalniać d   rozszerzać Dokładność pomiarów  gdy:    spowalniać d   rozszerzać

14 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 1114/15 Interferencja stanów atomowych 4 Metoda Ramsey’a 1989, Norman Ramsey ħ0ħ0 dodawanie amplitud  sygnał: T = D/   0   /d S(  )  /D prążki Ramsey’a D 00  /d  /D

15 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 1115/15 Interferencja stanów atomowych 4 analogia z dośw. Younga: S P I(P) = I 1 +I 2 +  I 1 I 2 cos  SP ___ g g’ e’ e dla prążków Ramsey’a analogia z interferometrem Macha-Zendera: dudnienia kwant.


Pobierz ppt "Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 111/15 Streszczenie W10: dośw. Sterna-Gerlacha (wiązka atomowa – kwantyzacja przestrzenna spinów."

Podobne prezentacje


Reklamy Google