15.7. Отклонение атомов светом
В предыдущем рассмотрении взаимодействия атома с околорезонансным пучком света полностью игнорировалось любое движение атома. В действительности как в процессе поглощения, так и в процессе испускания фотона, атому должно сообщаться некоторое количество движения, что может проявиться в отклонении атомной траектории. Кроме того, эта передача импульса может привести к доплеровскому сдвигу частоты возбуждающего света в системе отсчета движущегося атома. При этом частота возбуждающего света становится либо ближе, либо дальше от резонансного значения. Учет отдачи атома существенно усложняет рассмотрение резонансной флуоресценции и не будет обсуждаться здесь (Baklanov and Dubetskii, 1976; Lam and Berman, 1976; Agarwal and Saxena, 1978; Stenholm, 1978; Cook and Bernhardt, 1978). Однако можно воспользоваться некоторыми результатами предыдущих параграфов для вычисления отдачи в случае малых доплеровских сдвигов. Если фотон с энергией 
поглощается, скажем, атомом натрия, то атом приобретает скорость отдачи около 
что приводит к максимальному доплеровскому сдвигу около 50000 Гц. Это значение намного меньше естественной ширины линии, так что доплеровскими сдвигами, обусловленными данным взаимодействием, можно благополучно пренебречь, пока мы имеем дело с малым числом поглощений и испусканий. Ситуация, конечно, становится совершенно другой, когда атомы длительно взаимодействуют с достаточно сильным полем. В этом случае атомы могут быть как охлаждены, так и захвачены светом.
Со стороны падающего света на атом может действовать два фундаментально различных типа сил. Отличие определяется тем, является ли переизлучение атомом поглощенного фотона вынужденным или
спонтанным. Поскольку спонтанное испускание может произойти почти в любом случайно выбранном направлении, средний импульс, сообщаемый атому в результате спонтанного испускания, равен нулю. Следовательно, результирующий импульс, сообщаемый в результате поглощения и переизлучения, равен среднему импульсу, сообщаемому только после поглощения. С другой стороны, если переизлучение стимулируется присутствием сильного резонансного электромагнитного поля, то существует определенное направление передачи импульса при поглощении и определенное направление передачи при испускании. В случае плоской волны эти направления, конечно, одинаковы, так что результирующая передача импульса (или сила) отсутствует. Однако если электромагнитное поле неоднородно, то в общем случае направления вектора Пойтинга во время поглощения и во время испускания фотона движущимся атомом будут разными. Поэтому результирующий импульс, сообщаемый движущемуся атому в неоднородном электромагнитном поле, будет отличен от нуля. Результирующую силу, называемую диполъной или градиентной силой, можно объяснить через взаимодействие индуцированного атомного дипольного момента с осциллирующим полем, не прибегая к квантованию поля. Эта сила была впервые исследована Летоховым (Letokhov, 1968) и Ашкиным (Ashkin, 1978) и наблюдалась в экспериментах по фокусировке атомного пучка (Bjorkholm, Freeman, Ashkin and Pearson, 1978).
Тема воздействия околорезонансного света на движущиеся атомы в последние годы быстро развилась и породила обширную литературу, поэтому в последующих параграфах мы лишь коснемся некоторых важных вопросов (см., например, Cohen-Tannoudji, 1992). Прежде всего, вычислим импульс, передаваемый атому в процессе спонтанного излучения.
