تحقیق شفافیت القایی الکترومغناطیسی

توضیحات

 عنوان فارسی: شفافیت القایی الکترومغناطیسی

• مقدمه
• تعاریف، مفهوم و تاریخچه
• کاربردها و مطالعات انجام‌شده
• منابع

مقدمه:

در سال‌های اخیر انتشار پالس‌های نوری در محیط‌های پاشنده موردتوجه بسیاری از پژوهشگران قرارگرفته است. لرد رایله (Lord Rayleigh) برای اولین بار موضوع بزرگ‌تر بودن سرعت گروه در محیط را از سرعت فاز مطرح کردند و سپس سامرفلد (Sommerfeld) و بریلوین (Brillouin) توصیف کاملی از انتشار پالس نوری در محیط‌های پاشنده‌ای که به‌وسیله مدل لورنتز توصیف می‌شدند، ارائه کردند و در آن نشان دادند که پاشندگی غیرفرمال (Anomalous Dispersion) همیشه در ناحیه با جذب بالا اتفاق می‌افتد. همچنین نشان دادند، باوجوداینکه سرعت گروه در ناحیه غیر نرمال بالاتر از سرعت نور در خلأ است، (Superluminal light propagation)، سرعت علامت کوچک‌تر از c باقی می‌ماند و اطلاعات نمی‌تواند با سرعت بالاتر از c منتقل شود و بنابراین سرعت گروه بالاتر از سرعت c منافاتی با نظریه نسبیت ندارد بررسی سرعت‌های گروه بالاتر از c می‌تواند در توسعه کامپیوترهای کوانتومی، کلیدهای اپتیکی سریع و سیستم‌های ارتباطات مفید باشد. امروزه معلوم شده است که خواص پاشندگی محیط قادر است سرعت گروه پالس نوری را در محیط‌های پاشنده تغییر دهد. از طرفی میدان‌های همدوس و ناهمدوس، خواص پاشندگی محیط را تحت تأثیر قرار می‌دهند؛ بنابراین به نظر می‌رسد با کنترل خواص اپتیکی مواد به‌توسط اعمال میدان‌های لیزری می‌توان به جذب و پاشندگی دلخواه دست‌یافت. تغییر و کنترل خواص جذب و پاشندگی محیط توسط میدان‌های لیزری باعث معرفی پدیده‌های جالبی مانند شفافیت القایی الکترومغناطیسی (ElectromagneticallyInduced Transparency) نور بسیار کند (Ultraslow light) و نور تند (Fast Light) شده است که همدوسی اتمی پایه و اساس این پدیده‌ها است (محمودی، 1385).

تعاریف، مفهوم و تاریخچه:

نور به‌طور عادی وقتی به محیطی بتابد درصدی از آن جذب و شدت آن کاهش پیدا می‌کند، اگر نور به‌صورت پالسی با پهنای کمتر از زمان واهلش اتم‌ها باشد تغییرات شدت آن جزئی خواهد بود و بعد از چندی طول جذب ثابت می‌شود به این پدیده شفافیت القایی الکترومغناطیسی گفته می‌شود (میرنجفی و زندی، 1391).

شفافیت القایی الکترومغناطیسی پدیده‌ای غیرخطی است که از اواخر قرن بیستم موردتوجه بسیاری از دانشمندان در حوزه‌های مختلفی چون اپتیک، پلاسما و نانو قرارگرفته است. در آغاز دهه 90 قرن میلادی گذشته به‌منظور اصلاح انتشار نور درون یک محیط کدر شیوه‌ای موسوم به شفافیت القایی الکترومغناطیسی ارائه شد (محبی و همکاران، 1391).

یکی از ویژگی‌های نوری جالبی که در سیستم‌های اتمی بررسی‌شده شفافیت القایی الکترومغناطیسی می‌باشد. این پدیده در روش‌های مختلفی قابل روئیت می‌باشد. این پدیده در سال 1989 پیش‌بینی و در سال 1991 توسط آقای ویپر به‌طور تجربی مشاهده شد (بیگدلی و رضایی، 1393). اثر شفافیت القایی الکترومغناطیسی، در سال 1989 توسط هریس پیش‌بینی و دو سال بعد نیز توسط خودش به‌صورت تجربی مورد تائید قرار گرفت (کاراندیش و همکاران، 1393). با استفاده از تقریب میدان کاوشگر (Probe) ضعیف، مبانی نظری شفافیت القایی الکترومغناطیسی اولین بار توسط آرخیپکین و هلر، کوچارفسکایا و خانین و هریس برای دستگاه‌های سه ترازه به دست آمد. هریس و همکارانش در سال 1991 توانستند شفافیت القایی الکترومغناطیسی را در آزمایشگاه مشاهده کنند (خادمی و همکاران، 1393). شفافیت القایی الکترومغناطیسی اولین بار توسط Boller و همکارانش در سال 1990 در یک سیستم اپتیکی مشاهده شد. این پدیده در پلاسما اولین بار توسط هریس مطرح شد (اکبری و همکاران، 1388). هریس در سال 1997 به بهبود رفتار غیر خطی با استفاده از EIT در سیستم اتمی سه ترازه پرداخت. بررسی های اشمیت و اماموگلو روی سیستم اتمی چهار ترازه نوع N امکان تقویت خواص غیرخطی مانند مدولاسیون فاز دو میدان نوری را در رژیمEIT  ایجاد کرد. در سال 1989 هریس و یاماموتو سوئیچ کوانتومی با سیستم اتمی چهار ترازه نوع N طراحی کردند که دو فوتون را جذب می کرد. در این سیستم ها افزودن تراز اتمی به چهارمی به سیستم سه ترازه اندرکنش غیرخطی بین میدان سوم و میدان پروب ایجاد می کند و فوتون های یک میدان نوری فوتون های میدان دیگر را تحت تاثیر قرار میدهند (پارسیار و همکاران، 1389).

عبور یک موج الکترومغناطیسی با فرکانس کمتر از فرکانس نوسانات طولی پلاسما غیرممکن است؛ اما تحت شرایط خاصی می‌توان این موج را از پلاسما عبور داد و به عبارتی می‌توان پلاسما را برای موجی با فرکانس کمتر از فرکانس نوسانات طولی پلاسما شفاف کرد. این پدیده که به‌وسیله فرمول‌بندی سه موج قابل توصیف است به شفافیت القایی الکترومغناطیسی مشهور است. در یك پلاسمای سرد رابطه پاشندگی امواج عرضی الكترومغناطیسی به‌صورت زیر می‌باشد:

ω²– k² c²=0

طبق این رابطه انتشار موج الكترومغناطیسی با فركانسی کوچک‌تر از فركانس نوسانات طولی پلاسما ω ≤ωp غیرممکن است؛ اما مواقعی كه دو موج الكترومغناطیسی یكی با فركانسی بالاتر از فركانس پلاسما ω₁ >ω_p و دیگری با فركانسی پایین‌تر از آن ω₂ <ω_p با پلاسما اندركنش می‌کنند هرگاه ω₁ −ω₂ ≈ω_p باشد، مواقعی كه شدت موج اول بالا باشد موج دوم نیز بدون جذب از آن عبور می‌کند. این پدیده اولین بار توسط  Harris مطرح شد. وی بر اساس مدل سیالی غیر نسبیتی پلاسمای سرد عدم جذب یك موج ضعیف لیزری (موج پروب) با فركانسی کوچک‌تر از ω_p  را در حضور موج قوی لیزری (موج پمپ) دیگر با فركانسی بزرگ‌تر از  ω_p را نتیجه گرفت (اکبری و سپهری جوان، 1388).

 شفافیت القایی الکترومغناطیسی (EIT) که یک پدیده کوانتومی است براثر تداخل همدوس نور دو لیزر مختلف هنگام عبور از یک محیط اتمی روی می‌دهد و منجر به حذف جذب و ایجاد شفافیت در محیط می‌شود و یکی از اثرات مهم آن کاهش سرعت گروه می‌باشد (نیاکان و همکاران، 1390). القای الکترومغناطیسی شفافیت نوری (EIT) یک فرآیند نوری در فیزیک اتمی است که در برخی محیط‌هایی که به‌طور عادی طول‌موج‌های به خصوصی از نور را از خود عبور نمی‌دهند اتفاق می‌افتد و از آن برای کند کردن پالس‌های نوری و ذخیره‌سازی آن‌ها در محیط‌هایی از قبیل ابرهای اتمی فوق‌العاده سرد استفاده می‌شود.  EIT پدیده‌ای کوانتوم مکانیکی است که براثر تداخل همدوس نور دو لیزر متفاوت هنگام عبور از یک محیط اتمی رخ می‌دهد و منجر به حذف جذب و ایجاد شفافیت در محیطی می‌شود که قبل از وجود این پدیده کدر بوده است. از اثرات مهم آن کاهش سرعت گروه می‌باشد. امروزه از پدیده EIT بیشتر در فرا مواد استفاده می‌شود؛ چون کنترل آن به‌سادگی با تغییر هندسه‌ی سیستم و قطبش نور امکان‌پذیر است و نیازی به استفاده از دو لیزر متفاوت نیست و حالت کلاسیکی سیستم راداریم. پدیده ایست که در آن ‌یک محیط که ازنظر اپتیکی کدر بوده است تحت شرایط خاص و در یک فرکانس خاص به یک محیط شفاف تبدیل می‌شود (رضایی بی بالان رحیم پور سلیمانی، 1381). پدیده شفافیت القائی الکترومغناطیسی که اپتیک کوانتومی به‌خوبی آن را شرح می‌دهد یک خاصیت غیرخطی نوری است که حاصل برهم‌نهی ویرانگر دو پرتو لیزر هنگام عبور از یک محیط اتمی کدر می‌باشد و در یک ناحیه طیفی باریک، یک محیط اپتیکی کدر را در شرایط خاصی به محیط شفاف تبدیل می‌کند. اثر مشهور این پدیده، کاهش سرعت نور در مواد می‌باشد (اعلایی و ثروت خواه، 1394). شفافیت القائی الکترومغناطیسی به‌طور چشمگیری خواص اپتیکی سیستم را عوض کرده و گستره‌ای از شفافیت را در ناحیه‌ای که جذب شدید اتمی وجود دارد ایجاد می‌کند (علیزاده خلیفه محله و همکاران، 1393). در شرایط پدیده شفافیت القایی الکترومغناطیسی که مبتنی بر همدوسی اتمی و تداخل کوانتومی ویرانگر است، با استفاده از یک میدان همدوس قوی، شرایطی فراهم آورده می‌شود تا میدان ضعیف دیگری بتواند بدون جذب از درون محیط عبور کند (محبی و همکاران، 1391).

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.