16.3. Самоиндуцированная прозрачность

В предыдущих двух параграфах мы столкнулись с некоторыми оптическим явлениями, которые зависят от возбуждения группы атомных диполей внешним полем и от суперпозиции или интерференции результирующих полей, испущенных каждым из этих диполей. Конечно, поля атомных диполей, в свою очередь, меняют возбуждающие поля, действующие на каждый атом, но этот процесс не играет существенной роли в формировании импульсов свободной индукции или фотонного эха и был проигнорирован в нашем рассмотрении. Распространение импульса света через материальную среду с близкими к резонансу уровнями является примером того, когда надо учитывать такое действие. Обратимся теперь к обсуждению этой проблемы.

Рассмотрим одномерный случай, когда классическая электромагнитная волна распространяется в -направлении через материальную среду, в которой существует макроскопическая поляризация В твердом теле поляризованные атомы могут быть внедрены в матрицу с неоднородным показателем преломления Если затухание ничтожно, то электрическое поле в среде удовлетворяет неоднородному волновому уравнению

в котором поляризация играет роль источника. Теперь учтем, что электрическое поле действует на атомные диполи в соответствии с уравнениями Блоха и индуцирует определенный дипольный момент, так что сумма всех дипольных моментов в единице объема содержащего точку z образует макроскопическую поляризацию Попытаемся найти самосогласованное решение волнового уравнения (16.3.1) и уравнений Блоха (15.3.11) или (15.3.19). Эта формулировка задачи импульсного прохождения, поставленная МакКоллом и Ханом (McCall and Hahn, 1967, 1969), аналогична задаче о функционировании лазера, сформулированной Лэмбом (Lamb, 1964), которую мы обсудим в гл. 181. Поскольку эффекты затухания и спонтанного излучения не учитываются, это означает, что при расчете мы имеем дело с временами, меньшими по сравнению с