PROFILPELAJAR.COM

Эффект Парселла (Purcell effect, встречается также написание Эффект Пёрселла) — в квантовой электродинамике увеличение скорости испускания осциллятора в резонаторе по сравнению со скоростью спонтанного излучения в свободное пространство.^[1]

Скорость испускания осциллятора в резонаторе умножается на коэффициент Парселла:

F_{p}={\frac {3}{4\pi ^{2}}}\left({\frac {\lambda _{c}}{n}}\right)^{3}{\frac {Q}{V}}

где ${\frac {\lambda _{c}}{n}}$ — длина волны в среде резонатора, $Q$ — его добротность, $V$ — модовый объём.

Квантовый эмиттер (атом, ион, квантовая точка и т. д.), помещённый в добротный резонатор малого объёма, меняет направленность и скорость спонтанного излучения. Эффект зависит от плотности мод в резонаторе. Это свойство используется для эффективного согласования излучения квантовых эммитеров с приёмниками излучения (оптическое волокно, волноводы и т. д.)

Пример изменения коэффициента Парселла можно найти в работе Акимова и др., где показано, что излучение квантовой точки, размещённой вблизи серебряной нанопроволочки почти полностью «засасывается» проволочкой^[2].

Статья Парселла, в которой был впервые введён этот коэффициент, является одной из самых коротких (один абзац) и одновременно активно цитируемой в современной физике. По данным ISI Web of Knowledge на 2011 год статья цитировалась почти 1700 раз.

Эффект Парселла может усиливать не только радиационные процессы, но и безызлучательные переходы, такие как диполь-дипольное взаимодействие и рассеяние^[3]^[4].

Литература

Kerry J. Vahala, Optical Microcavities, Nature, 424, 839, (2003)
Richard K. Chang, Anthony J. Campillo. Volume 3 of Advanced series in applied physics // Optical processes in microcavities. — Singapore: World Scientific, 1996, 1996. — С. 434. — ISBN 9810223447, 9789810223441.

Harry J. Kimble, Physica Scripta. Vol. T76, 127—137, 1998, Strong Interactions of Single Atoms and Photons in Cavity QED.

Примечания

↑ E. M. Purcell. Spontaneous emission probabilities at radio frequencies (фр.) // Physical Review : magazine. — 1946. — Vol. 69. — P. 681. Архивировано 27 августа 2018 года.
↑ A. V. Akimov, A. Mukherjee, C. L. Yu, D. E. Chang, A. S. Zibrov, P. R. Hemmer, H. Park and M. D. Lukin. Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots (англ.) // Nature : journal. — Vol. 450. — P. 402—406. — doi:10.1038/nature06230.
↑ A. Skljarow; H. Kübler; C. S. Adams; T. Pfau; R. Löw; H. Alaeian (2022). "Purcell-enhanced dipolar interactions in nanostructures". Physical Review Research. 4: 023073. doi:10.1103/PhysRevResearch.4.023073.
↑ P. V. Kolesnichenko; M. Hertzog; F. Hainer; D. D. M. Galindo; F. Deschler; T. Buckup (2024). "Charge-transfer states at metal–organic interface limit singlet fission yields: a photonically enhanced pump–probe study". Journal of Physical Chemistry C. 128 (3): 1496—1504. doi:10.1021/acs.jpcc.3c07508.