ОПТИ́ЧЕСКАЯ НУТА́ЦИЯ

ОПТИ́ЧЕСКАЯ НУТА́ЦИЯ, ко­ле­ба­тель­ное по­ве­де­ние про­цес­сов по­гло­ще­ния и ис­пус­ка­ния оп­тич. из­лу­че­ния, обу­слов­лен­ное ко­ле­ба­ния­ми раз­но­сти на­се­лён­но­стей уров­ней энер­гии ве­ще­ст­ва при его взаи­мо­дей­ст­вии с ин­тен­сив­ным ре­зо­нанс­ным элек­тро­маг­нит­ным по­лем. О. н. – не­стацио­нар­ный эф­фект, про­яв­ляю­щий­ся, ко­гда взаи­мо­дей­ст­вие ве­ще­ст­ва с ре­зо­нанс­ным по­лем про­ис­хо­дит за вре­мя, зна­чи­тель­но мень­шее вре­ме­ни ре­лак­са­ции кван­то­во­го пе­ре­хо­да (см. Двух­уров­не­вая сис­те­ма). Фи­зич. при­ро­да О. н. за­клю­ча­ет­ся в сле­дую­щем. Пусть в мо­мент вре­ме­ни $t=0$ мгно­вен­но вклю­ча­ет­ся ре­зо­нанс­ное све­то­вое по­ле $E=E_0\cos \omega t$, час­то­та ко­то­ро­го $\omega$ сов­па­да­ет с час­то­той $\omega_{ba}$ раз­ре­шён­но­го пе­ре­хо­да ме­ж­ду уров­ня­ми энер­гии $a$ и $b$ час­тиц ве­ще­ст­ва (ато­мов, мо­ле­кул). Под дей­ст­ви­ем из­лу­че­ния раз­ность на­се­лён­но­стей этих уров­ней в от­сут­ст­вие ре­лак­са­ции ос­цил­ли­ру­ет с т. н. час­то­той Ра­би $\Omega_\text{R}=d_{ab}E_0/\hbar$ ($d_{ab}$ – мат­рич­ный эле­мент ди­поль­но­го мо­мен­та, $E_0$ – ам­пли­ту­да на­пря­жён­но­сти элек­трич. по­ля све­то­вой вол­ны, $\hbar$ – по­сто­ян­ная План­ка), т. е. кван­то­вая сис­те­ма пе­рио­ди­че­ски пе­ре­хо­дит из ниж­не­го со­стоя­ния в верх­нее и об­рат­но. Со­от­вет­ст­вен­но че­ре­ду­ют­ся про­цес­сы по­гло­ще­ния и ин­ду­ци­ро­ван­но­го ис­пус­ка­ния из­лу­че­ния. В ре­зуль­та­те све­то­вая вол­на на вы­хо­де из сре­ды ока­зы­ва­ет­ся про­мо­ду­ли­ро­ван­ной по ам­пли­ту­де с час­то­той $\Omega_\text{R}$.

Тер­мин «ну­та­ция» взят из тео­рии ги­ро­ско­пов, т. к. урав­не­ния для двух­уров­не­вой сис­те­мы, опи­сы­ваю­щие эво­лю­цию от­кли­ка ве­ще­ст­ва на воз­дей­ст­вие ре­зо­нанс­но­го оп­тич. из­лу­че­ния, ана­ло­гич­ны урав­не­ни­ям для сим­мет­рич­но­го волч­ка.

В оп­ти­че­ски тон­ких сре­дах эф­фект О. н. про­яв­ля­ет­ся в ви­де за­ту­хаю­щих ко­ле­ба­ний оги­баю­щей им­пуль­са ре­зо­нанс­но­го из­лу­че­ния на вы­хо­де из сре­ды. Ес­ли сре­да оп­ти­че­ски плот­ная, то О. н. мо­жет при­об­ре­сти ха­рак­тер эф­фек­та са­мо­ин­ду­ци­ро­ван­ной про­зрач­но­сти.

О. н. яв­ля­ет­ся ос­но­вой не­ко­то­рых ме­то­дов ко­ге­рент­ной не­ста­цио­нар­ной ла­зер­ной спек­тро­ско­пии.