Über optisches Pumpen an Gasen

Zusammenfassung

In einem Gas, das sich bei der absoluten Temperatur T im thermischen Gleichgewicht befindet, ist das Besetzungszahlenverhältnis für den tiefsten Zustand mit der Energie W ₁ und einen thermisch angeregten Zustand mit der Energie W ₂ durch die bekannte Boltzmannsche Beziehung gegeben:

EquationSource% MathType!MTEF!2!1!+- % feaagCart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaaca % WGobWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaGcbaGaamOtamaaBaaaleaacaaI % XaaabeaaaaGccqGH9aqpdaWcaaqaaiaadEgadaWgaaWcbaGaaGOmaa % qabaaakeaacaWGNbWaaSbaaSqaaiaaigdaaeqaaaaakiaadwgadaah % aaWcbeqaaiabgkHiTmaalaaabaGaam4vamaaBaaameaacaaIYaaabe % aaliabgkHiTiaadEfadaWgaaadbaGaaGymaaqabaaaleaacaWGRbGa % amivaaaaaaGccaaMe8+aaeWaaeaacaWGRbGaeyypa0JaaeOqaiaab+ % gacaqGSbGaaeiDaiaabQhacaqGTbGaaeyyaiaab6gacaqGUbGaaeyl % aiaabUeacaqGVbGaaeOBaiaabohacaqG0bGaaeyyaiaab6gacaqG0b % GaaeyzaaGaayjkaiaawMcaaaaa!5D2F!</EquationSource><EquationSource Format="TEX"><![CDATA[$$\frac{{{N_2}}}{{{N_1}}} = \frac{{{g_2}}}{{{g_1}}}{e^{ - \frac{{{W_2} - {W_1}}}{{kT}}}}\;\left( {k = {\text{Boltzmann - Konstante}}} \right)$$

(1)

g ₁ und g ₂, die statistischen Gewichte der beiden Zustände, geben an, in wieviele Zeeman-Niveaus jeder der beiden Zustände W ₁ und W ₂ im äußeren Magnetfeld H ₀ aufspaltet. Ein Zustand mit der Drehimpulsquantenzahl J = 1/2 z. B. hat im Feld H ₀ die beiden Zeeman-Niveaus mit den magnetischen Quantenzahlen m = + 1/2, in dem der Drehimpuls des Atoms parallel zur Richtung H ₀ und m = −1/2, in dem er antiparallel zu H ₀ steht. Beide Zeeman-Zustände sind einfach; für sie ist g ₁ = g ₂ = 1. Allgemein gilt: g = 2J + 1.