ются два фотони - з енергіями і; стан мікрооб'єкта НЕ змінюється. Цей процес можна розглядати у відомому сенсі як В«розпадВ» одного (первинного) фотона на два нових (вторинних) фотона. При цьому для фотонів, що у процесі, виконуються закони збереження енергії та імпульсу:
(3.2)
(3.2 /)
Розглянутий процес називають параметричної генерацією світла. Він описує В«перетворенняВ» світлової хвилі з частотою в дві нові світлові хвилі - з частотами і . В принципі кожну із цих частот (наприклад частоту) можна, за бажанням, плавно варіювати в межах від нуля до .
Може виникнути сумнів, чи дійсно процеси, зображені на малюнках 4 та 5, вимагають участі мікрооб'єкта в якості В«посередникаВ». Чи не взаємодіють Чи в цих процесах фотони один з одним безпосередньо, без якого-небудь В«посередникаВ»?
Справді, чому б не вважати, що в деяких процесах фотони здатні взаємодіяти один з одним безпосередньо? (Адже взаємодіють ж багато інші частинки!) У такому випадку можна було б обійтися без поняття віртуальних рівнів. Так, в прикладі, зображеному на малюнку 5, можна було б вважати, що фотон з енергією сам по собі (без участі мікрооб'єкта) розпадається на фотони з енергіями і, a мікрооб'єкт попросту залишається на деякій енергетичному рівні, не роблячи ніяких віртуальних переходів.
Однак з подібними міркуваннями не можна погодитися. Як показує досвід, процеси, зображені на малюнках 4 та 5 (як і інші процеси), за відсутності речовини не відбуваються! Як би не залишався мікрооб'єкт « тініВ», його участь, його В«посередництвоВ» виявляється завжди вирішальним, оскільки воно визначає саму можливість того чи іншого Багатофотонні процесу.
IV . Перетворення однієї світлової хвилі в іншу світлову хвилю
4.1. Некогерентні і когерентні процеси перетворення світла в світ
У попередньому питанні на прикладі (елементарних актів взаємодії фотонів з мікрооб'єктів були розглянуті різні процеси перетворення світла в світ. В одних процесах переходи з поглинанням первинних фотонів і переходи з випусканням вторинних фотонів чітко розмежовані в часі: вони супроводжуються змінами в стані мікрооб'єкта (навіть якщо початкове і кінцеве стану мікрооб'єкта виявляються однаковими). В інших процесах переходи з поглинанням первинних фотонів і переходи з випусканням вторинних фотонів не розмежовує в часі і ніяких змін в стані мікрооб'єкта виявити неможливо; в цих процесах виконуються закони збереження енергії та імпульсу для фотонів, як якщо б фотони безпосередньо взаємодіяли один з одним.
Процеси першого типу прийнято називати некогерентними процесами перетворення світла в світ, а процеси другого типу - когерентними процесами. Зупинимося докладніше па специфіці тих і інших процесів. p> некогерентного процеси. У некогерентних процесах первинна світлова хвиля (хвиля накачування), поглинаючись речовиною, призводить до певних змін заселеності рівнів частинок речовини. Потім нові квантові переходи в речовині призводять до висвічення вторинної світлової хвилі. Очевидно, що при цьому не може бути й мови про будь взаємодії хвилі накачування і вторинної світлової хвилі. Адже спочатку хвиля накачування переводить речовина в збуджений стан, а потім вже (через якийсь час!) речовина, повертаючись у вихідне стан, випромінює вторинну світлову хвилю.
Прикладом некогерентного процесу перетворення світла в світло може служити процес генерації лазерного випромінювання, що відбувається за умови оптичного накачування. Випромінювання від лампи-спалахи є хвилею накачування, а генерується в активній середовищі лазера когерентне випромінювання - вторинної світловою хвилею. Іншим прикладом може служити широко використовується в лампах дневно го світла явище фотолюмінесценції.
Когерентні процеси. На відміну від некогерентних процесів в когерентних процесах не можна розділити в часі акти взаємодії з речовиною хвилі накачування і вторинної хвилі - обидва ці акта повинні розглядатися як єдиний процес (нагадаю, що саме в цьому і полягає специфіка переходів, йдуть через віртуальні рівні). Зазначена специфіка когерентних процесів проявляється у двох відношеннях. По-перше, неможливо виявити яких-небудь змін у стані речовини, що взаємодіє зі світловими хвилями. По-друге, можна у відомому сенсі говорити про безпосередній взаємодії хвилі накачування і вторинної хвилі. Зрозуміло, взаємодія хвиль здійснюється через В«посередництвомВ» речовини і визначається його параметрами. Проте В«участьВ» речовини, хоча й принципово необхідно, має віртуальний характер, що дозволяє говорити про як би безпосередньому взаємодії світлових хвиль.
Взаємодія хвиль вимагає узгодження хвилі накачування і вторинної хвилі по частоті, напрямку поширення і поляризації. Для цього кожна з взаємодіючих хвиль, очевидно, повинна характеризувати...
