Optisches Pumpen ist ein Verfahren, bei dem Licht verwendet wird, um Elektronen in einem Atom oder Molekül von einem niedrigeren Energieniveau auf ein höheres anzuheben (oder zu „pumpen“). Es wird häufig beim Laserbau eingesetzt, um das aktive Lasermedium zu pumpen und so eine Besetzungsinversion zu erreichen . Die Technik wurde Anfang der 1950er Jahre von dem Nobelpreisträger von 1966 , Alfred Kastler, entwickelt. [ 2 ]
Optisches Pumpen wird auch verwendet, um in einem Atom oder Molekül gebundene Elektronen zyklisch in einen wohldefinierten Quantenzustand zu pumpen . Im einfachsten Fall des kohärenten optischen Zwei-Niveau-Pumpens eines Atoms mit einem einzelnen Außenelektron bedeutet dies, dass das Elektron kohärent in ein einzelnes Hyperfein-Unterniveau (bezeichnet mit ) gepumpt wird, welches durch die Polarisation des Pumplasers und die Quantenauswahlregeln definiert ist . Beim optischen Pumpen ist das Atom in einem bestimmten Unterniveau orientiert . Aufgrund der zyklischen Natur des optischen Pumpens durchläuft das gebundene Elektron jedoch tatsächlich wiederholte Anregungs- und Zerfallsprozesse zwischen dem oberen und unteren Unterniveau. Die Frequenz und Polarisation des Pumplasers bestimmen das Unterniveau, in dem sich das Atom befindet.
In der Praxis kann vollständig kohärentes optisches Pumpen aufgrund der Leistungsverbreiterung der Linienbreite eines Übergangs und unerwünschter Effekte wie Hyperfeinstruktur- und Strahlungsfallen nicht erfolgen . Daher hängt die Orientierung des Atoms allgemeiner von der Frequenz, Intensität, Polarisation und spektralen Bandbreite des Lasers sowie von der Linienbreite und Übergangswahrscheinlichkeit des absorbierenden Übergangs ab. [ 3 ]
Ein optisches Pumpexperiment findet sich häufig in Physiklaboren für Studenten im Grundstudium. Dabei werden Rubidium -Gasisotope verwendet, um die Fähigkeit von elektromagnetischer Strahlung im Radiofrequenzbereich (MHz) zu demonstrieren, diese Isotope effektiv zu pumpen und zu entpumpen .
Siehe auch
Referenzen
- ^ "Lampe 4462" (GIF) . sintecoptronics.com . Abgerufen am 27.12.2018 .„Lampe 5028“ (GIF) . sintecoptronics.com . Abgerufen am 27.12.2018 .
- ^ Taylor, Nick (2000). LASER: Der Erfinder, der Nobelpreisträger und der dreißigjährige Patentkrieg . New York: Simon & Schuster. ISBN 0-684-83515-0DieSeite 56.
- ^ Demtroder, W. (1998). Laserspektroskopie: Grundlagen und Instrumentierung . Berlin: Springer.
