Оптическая ориентация

Оптическая ориентация парамагнитных атомов, упорядочение с помощью оптического излучения направлений магнитных моментов и связанных с ними механических моментов атомов газа (см. Атом). Открыта А. Кастлером в 1953. Различают собственно О. о., при которой атомный газ приобретает макроскопический магнитный момент, и выстраивание, характеризующееся появлением анизотропии распределения моментов атомов при сохранении равенства нулю полного макроскопического момента газа. Собственно О. о. происходит при резонансном поглощении или рассеянии атомами поляризованного по кругу излучения (см. Поляризация света). Фотоны такого излучения обладают моментом количества движения, равным ? ( - Планка постоянная), и передают его атому при взаимодействии с ним. В газе парамагнитных атомов это приводит к преимущественной ориентации механических моментов электронов и, следовательно (см., например, Магнетон), магнитных моментов атомов. Т. о., простейшее объяснение О. о. состоит в том, что она является следствием закона сохранения момента количества движения (см. Сохранения законы) в системе фотон - атом. Выстраивание, в отличие от собственно О. о., осуществляется не поляризованным по кругу, а линейно-поляризованным или неполяризованным излучением. Поглощение ориентированным газом падающего излучения заметно меняется. О. о. регистрируют по этому эффекту, а также по возникающей при ней оптической анизотропии газа - дихроизму (см. Плеохроизм), двойному лучепреломлению,появлению вращения плоскости поляризации проходящего света. Непосредственно О. о. осуществлена с парами щелочных и щёлочноземельных металлов, атомами инертных газов в метастабильных состояниях и некоторыми ионами. Парамагнитные атомы, особенности электронного строения которых исключают их прямую О. о., могут ориентироваться косвенно - при соударениях с другими, уже ориентированными атомами (спиновый обмен). Возможна также О. о. носителей заряда в полупроводниках. Воздействие "внутреннего" магнитного поля ориентированных электронных оболочек может приводить к ориентации магнитных моментов ядер атомов (см. Ориентированные ядра, Отрицательная температура),которая сохраняется значительно дольше, чем электронная ориентация (как говорят, её время релаксации больше), в связи с чем этот эффект используют для создания квантовых гироскопов. Ориентированные атомы применяют для изучения слабых межатомных взаимодействий и взаимодействий электромагнитных полей с атомами. Квантовые магнитометры с О. о. (обычно электронной) позволяют регистрировать чрезвычайно малые (~10⁼⁸ э) изменения напряжённости магнитного поля в диапазоне от нуля до нескольких сотен э. О. о. является частным случаем оптической накачки - перевода вещества в энергетически неравновесное состояние в процессах поглощения им света.

??Е. Б. Александров.