Физическая энциклопедия - оптическая ориентация

1) парамагнитных атомов упорядочение с помощью анизотропного оптического излучения направлений механич. моментов и связанных с ними магн. моментов парамагн. атомов газа. Открыта франц. физиком А. Кастлером в 1953. О. о. явл. частным случаем оптической накачки перевода в-ва в энергетически неравновесное состояние в процессах поглощения им света.

Различают собственно О. о., при к-рой ат. газ приобретает не равный нулю макроскопический магн. момент, и в ы с т р а и в а н и е, характеризующееся появлением анизотропного распределения магн. моментов атомов при сохранении нулевого макроскопического магн. момента газа. Собственно ориентация достигается при резонансном поглощении или рассеянии атомами циркулярно поляризованного света. Процесс ориентации в простейшем случае можно рассматривать как следствие сохранения момента кол-ва движения (спина) в системе фотон атом. Поляризованный по правому (левому) кругу фотон (см. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА) обладает проекцией механич.

момента кол-ва движения, равной +h (-h), и при поглощении атомом фотона последний передаёт ему этот момент. В газе парамагн. атомов это приводит к преимуществ. ориентации механич. моментов эл-нов и, следовательно, магн. моментов атомов (см. МАГНЕТОН). Выстраивание осуществляется неполяризованным или линейно поляризованным излучением, для к-рого проекция спина фотона может с равной вероятностью быть равной +h и -h.

Парамагн. атомы, поглотившие такие фотоны, окажутся выстроенными параллельно и антипараллельно лучу света, т. е. появится анизотропия в распределении направлений магн. моментов при нулевом макроскопическом магн. моменте. О. о. регистрируется по изменению поглощения газом ориентирующего света (по мере ориентации поглощение, как правило, уменьшается, (см.

ПРОСВЕТЛЕНИЯ ЭФФЕКТ)), а также по возникающей оптической анизотропии (дихроизму, двойному лучепреломлению, вращению плоскости поляризации). Непосредственно О. о. осуществлена с парами металлов первых трёх групп элементов таблицы Менделеева, а также с атомами инертных газов в мета-стабильных состояниях и нек-рыми ионами. Нек-рые парамагн.

атомы, особенности электронного строения к-рых исключают их прямую О. о., могут ориентироваться косвенно при соударениях с другими, уже ориентированными атомами (спиновый обмен). Возможна также О. о. носителей зарядов в ПП и примесных парамагн. центров в кристаллах. Воздействие «внутреннего» магн. поля ориентированных электронных оболочек может приводить к ориентации магн.

моментов ядер атомов (см. ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЯДРА), к-рая сохраняется значительно дольше, чем электронная ориентация атомов. В связи с этим ядерную О. о. используют для создания квантовых гироскопов. Ориентированные атомы применяют для изучения слабых меж-ат. вз-ствий и вз-ствий эл.-магн. полей с атомами. Квантовые магнитометры с О.

о. (обычно электронной) позволяют регистрировать крайне малые (=10-8 Э) изменения напряжённости магн. поля в диапазоне от нуля до неск. сотен Э. 2) О. о. спинов эл-нов проводимости в полупроводниках возникновение преимущественного направления у спинов эл-нов при освещении полупроводника циркулярно поляризованным светом. При правой поляризации света (по часовой стрелке) спины ориентируются в направлении, противоположном световому лучу, при левой поляризации вдоль него.

О. о. обнаружена франц. физиком Ж. Лампелем и англ. физиком Р. Р. Парсонсом (1968-69) и теоретически объяснена М. И. Дьяконовым и В. И. Перелем (1971). При генерации носителей циркулярно поляризованным светом в результате спин-орбитального взаимодействия момент импульса фотона передаётся системе электрон дырка. Мерой О. о. явл. разность концентрации эл-нов (дырок) со спинами, направленными вдоль луча и навстречу ему, отнесённая к их полной концентрации. После выключения света эта величина убывает в результате рекомбинации неравновесных носителей и спиновой релаксации внутри каждой зоны (дырки обычно релаксируют быстрее, чем эл-ны).

О. о. может быть зарегистрирована по поляризации ре-комбинационного излучения. Вз-ствие эл-нов с ат. ядрами в условиях О. о. приводит к появлению яд. намагниченности. Т. к. время жизни ориентированных ядер на много порядков превышает аналогичное время для эл-нов, то легче наблюдать яд. намагниченность (методом ядерного магн. резонанса), чем намагниченность неравновесного электронного газа. Магн. поле, перпендикулярное световому лучу, разрушает О. о. (э ф ф е к т X а н л е). Метод О. о. используется для изучения зонной структуры ПП, времён жизни носителей, механизмов рекомбинации и спиновой релаксации. 3) О. о. ядер см. в ст. (см. ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЯДРА). .