الضخ الضوئي

الضخ الضوئي هو عملية يُستخدم فيها الضوء لرفع مستوى طاقة الإلكترونات في الذرة أو الجزيء من مستوى طاقة منخفض إلى مستوى طاقة أعلى. ويُستخدم هذا الأسلوب بشكل شائع في صناعة الليزر لضخ الوسط النشط لليزر بهدف تحقيق انعكاس التوزيع السكاني . وقد طوّر هذه التقنية العالم ألفريد كاستلر، الحائز على جائزة نوبل عام 1966 ، في أوائل خمسينيات القرن العشرين. ^{[ 2 ]}

يُستخدم الضخ الضوئي أيضًا لضخ الإلكترونات المرتبطة داخل ذرة أو جزيء بشكل دوري إلى حالة كمومية محددة جيدًا . في أبسط حالة للضخ الضوئي المتماسك ثنائي المستوى لنوع ذري يحتوي على إلكترون واحد في الغلاف الخارجي ، يعني هذا أن الإلكترون يُضخ بشكل متماسك إلى مستوى فرعي فائق الدقة واحد (يُسمى${\displaystyle m_{F}\!}$يُحدد هذا الاستقطاب بواسطة استقطاب ليزر الضخ بالإضافة إلى قواعد الاختيار الكمومي . عند الضخ الضوئي، يُقال إن الذرة موجهة في اتجاه محدد.${\displaystyle m_{F}\!}$مع ذلك، ونظرًا للطبيعة الدورية للضخ الضوئي، فإن الإلكترون المرتبط سيخضع في الواقع لإثارة واضمحلال متكررين بين المستويين الفرعيين العلوي والسفلي. ويحدد تردد واستقطاب ليزر الضخ...${\displaystyle m_{F}\!}$المستوى الفرعي الذي تتجه فيه الذرة.

عمليًا، قد لا يحدث ضخ ضوئي متماسك تمامًا بسبب اتساع خط الطيف الناتج عن زيادة القدرة ، وتأثيرات غير مرغوب فيها مثل احتجاز البنية فائقة الدقة واحتجاز الإشعاع . لذلك، يعتمد توجيه الذرة بشكل عام على تردد الليزر وشدته واستقطابه وعرض نطاقه الطيفي، بالإضافة إلى عرض خط الطيف واحتمالية الانتقال الممتص. ^{[ 3 ]}

تُعد تجربة الضخ البصري شائعة في مختبرات الفيزياء الجامعية، حيث تستخدم نظائر غاز الروبيديوم وتُظهر قدرة الإشعاع الكهرومغناطيسي بترددات الراديو (MHz) على ضخ هذه النظائر وتفريغها بشكل فعال .

• التماسك الذري
• ضخ الليزر
• تجويف بصري
• دورة رابي