Átomo de álcali - la interacción de fotones en cero campo magnético

Question

Un álcali átomo tiene una sola exterior de electrones que interactúa con los fotones de la derecha de la longitud de onda (por álcalis es en el visible y de INFRARROJOS de gama). Si hay un campo magnético externo, el electrón tiene una bien definida de la cuantización del eje, y la luz entrante se puede dividir en tres componentes: linealmente polarizada y de izquierda/derecha-mano de polarización circular partes. La fuerza de interacción entre los diferentes de energía atómica de los niveles (los niveles descritos por las diferentes números cuánticos) y cada uno de los componentes de polarización es relativamente sencillo de calcular (con la correspondiente de Clebsch-Gordan y los coeficientes de 6-j símbolos).

¿Cuál es entonces la situación si no hay ningún campo magnético externo para proveer el eje de cuantización? Es la "polarización" significativa de los átomos punto de vista? Cómo se establece para calcular la fuerza de interacción de los diferentes polarizaciones en el marco de laboratorio?

Answer 1

La elección de los ejes es arbitraria, pero si usted está tratando con la luz incidente en una dirección definida, naturalmente, que recoge a un preferido del eje. En el campo cero caso, debe tomar la dirección del rayo de luz entrante como su eje de cuantización.

La polarización de la luz es significativa, incluso sin un campo externo, debido a que los fotones transportan momento angular que depende de la polarización. Es por eso que las diferentes polarizaciones de la unidad de las diferentes transiciones en los átomos: la absorción de la mano derecha de la polarización circular aumenta el momento angular del electrón en una unidad (además de criar a un estado de mayor energía), y la absorción de la mano izquierda en la polarización circular disminuye el momento angular del electrón por una unidad, con el momento angular de ser dirigida a lo largo de la dirección de propagación de la luz.

Si usted está tratando con la luz incidente de múltiples direcciones diferentes, bien, ese es un tipo de desorden. Cada interacción individual dispone de su propio eje de cuantización, y que se necesita para hacer la proyección adecuada del estado para el próximo interacciones. Y, por supuesto, a menos que se extreme el cuidado para protegerse los campos magnéticos dispersos, lo pequeño local de campo puede tener elegir una dirección preferida, lo que también complica las cosas. Esto es por qué la gente haciendo experimentos en los que realmente se preocupan por la distribución de las Zeeman subniveles tienden a aplicar un conocido campo, sólo para hacer la vida más fácil.

Answer 2

Básicamente, si no hay ningún campo magnético, usted es libre de elegir cualquiera de cuantización eje.

En teoría, el eje de cuantización elección puede ser arbitraria, diversos eje de elección correspondientes a los diferentes "coordinar opciones" en el espacio de Hilbert. Sin embargo, cuando se tiene un campo magnético, el estado correspondiente al eje diferente que el campo magnético de dirección no son autoestados de la energía, y la elección de la "derecha" eje hace las matemáticas más simples. Cuando usted no tiene campo, los diferentes estados son degenerados, y cada elección es tan simple como la de los demás.