4. Релаксация молекул при обмене колебательной энергией
Дж. У. Рич
4.1. Введение
В некоторых наиболее мощных лазерах генерация осуществляется в основном за счет неравновесности распределения энергии по молекулярным типам колебаний. В газовой фазе процессы передачи энергии с участием колебательных мод протекают обычно намного медленней, чем процессы с участием только вращательных и электронных состояний. Возможность создания стационарной инверсии населенностей между колебательными уровнями в непрерывных лазерных системах, таких, как СО2-, HF- и СО-лазеры, обусловлена в значительной степени тем, что обмен энергией между колебательными состояниями молекул происходит с небольшой скоростью. Релаксация колебательной энергии играет также важнейшую роль во многих процессах лазерной фотохимии, которая является одним из наиболее увлекательных применений мощных лазеров.
В настоящей главе помимо обшей теории колебательной релаксации большое внимание уделяется рассмотрению неупругих столкновительных процессов, связанных с обменом квантами внутри колебательных мод. Обнаружено, что такой «колебательно-колебательный» обмен энергией, или V — V-обмен, приводит к значительной инверсии населенностей между очень высоколежащими квантовыми колебательными уровнями и находит применение в различных физических устройствах, среди которых, по-видимому, наиболее известен газовый лазер на окиси углерода. В данной главе мы рассмотрим различные примеры использования V — V-релаксации; другие важные приложения колебательной релаксации рассматриваются в гл. 7 и 8. Общие обзоры по процессам релаксации молекулярной энергии читатель найдет также в книгах Ярдли [133] и Ламберта [57].
