بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله اثر تغییرات میدان تزویج کننده بر گذردهی الکتریکی و پذیرفتاری مغناطیسی محیط اتمی سه ترازی آبشاری بررسی میشود. پاسخ الکتریکی و مغناطیسی محیط از طریق بخش حقیقی ضریب شکست مورد بررسی قرار میگیرد. مشاهده میشود که با تغییر مناسب فرکانس رابی میدان تزویج کننده، قسمت حقیقی پذیرفتاری مغناطیسی از مثبت به منفی و بالعکس تغییر میکنند. بنابراین میتوان محیط تک منفی یا دو منفی داشت.
کلید واژه- فرامواد، گذردهی الکتریکی، مواد چپگرد، نفوذپذیری مغناطیسی کد 270.0270 :PACS
مقدمه
در سال های اخیر امواج الکترومغناطیس به عنوان مهم ترین عامل انتقال اطلاعات شناخته شده اند. وقتی نور به مواد معمولی می تابد، تنها مؤلفه ی الکتریکی نور با اتمها اندرکنش می کند در حالی که مؤلفه ی مغناطیسی نور اندرکنش ضعیفی دارد. متامواد موادی مصنوعی هستند که به هر دو مؤلفه ی میدان نور تابیده شده اجازه جفت شدن با اتمهای خویش را میدهند. متا واژه ای یونانی به معنای "فرا" است که به دلیل خواص فوق طبیعی که این مواد از خود نشان میدهند به آنها نسبت داده شده است. یکی از خواص ویژه ی فرامواد ضریب شکست منفی است که از این خاصیت در ساخت لنز کامل استفاده میشود. این مواد در نانو مدار ها، نانو لیتوگرافی و غیره نیز مورد استفاده قرار می گیرند. در محیط هایی که ضریب شکست منفی است - ضرایب گذردهی الکتریکی و نفوذ پذیری مغناطیسی آنها منفی است - [1]، سرعت فاز و شارش انرژی در خلاف جهت هم قرار می گیرند. چنین محیط ها یی به عنوان "مواد چپگرد" نامیده می شوند زیرا این مواد به امواج الکترو مغناطیس به شرطی اجازه ی عبور می دهند که بردارهای میدان الکتریکی و مغناطیسی وبردار موج یک دستگاه چپگرد تشکیل بدهند. منشأ پیدایش شکست منفی با در نظر گرفتن سرعت گروه و سرعت فاز در سال 1904، توسط شوشتر و لمب بیان شد .[2] در سال 1944 مندل اشتم، امکان اینکه سرعتهای فاز و گروه در خلاف جهت هم قرار بگیرند را بیان کرد .[3] در سال 1968 وسلاگو اولین بار الکترودینامیک این محیط ها را بررسی کرد .[1] راههای متفاوتی برای ساخت مواد چپگرد وجود دارد که از آن جمله می توان به روش تشدید فوتونیکی اشاره کرد. این روش، روش اپتیک کوانتومی است که دراین روش بایستی دو گذاراتمی مهم؛ گذار مجاز دو قطبی الکتریکی و گذار مجاز دو قطبی مغناطیسی وجود داشته باشد که هر دو در یک فرکانس مشترک نوسان کنند.
تئوری
سیستم مورد مطالعه در این مقاله اتم های گازی شکل سه ترازی آبشاری است - شکل. - 1 در این سیستم تراز , 2 1 پاریته ی مخالف دارند، یعنی جمله اول و دوم ممان دو قطبی مغناطیسی مربوط به تکانه ی زاویه ایی مداری الکترون - L - و تکانه ی زاویه ایی اسپینی الکترون - S - است و جمله ی سوم سهم تکانه ی زاویه ایی اسپینی هسته است
پاسخ مغناطیسی محیط به میدان کاوشگر به جمله ی همدوسی 31 وابسته است. رابطه ی نفوذپذیری مغناطیسی نسبی با استفاده از معادلات ماکسول و رابطه ی مغناطیسی کلاسیوس-موساتی به صورت زیر به دست خواهد آمد . [6]
نتایج و بحث
در این مقاله گذردهی الکتریکی، نفوذ پذیری مغناطیسی و ضریب شکست منفی محیطی متشکل از اتمهای چگال گاز روبیدیوم - 87 Rb - 87 با چگالی بررسی شده است. برای سادگی همه ی پارامترها با مقایسه شده اند. مقدار عددی پارامترها به صورت زیر است:
بخش حقیقی گذردهی الکتریکی و پذیرفتاری مغناطیسی به ترتیب در شکل های 2 و 3 رسم شده اند. نتایج به دست آمده نشان میدهند بخش حقیقی گذردهی الکتریکی با فرکانس رابی میدان تزویج کننده تغییر می-کند - شکل. - 2 همچنین بخش حقیقی پذیرفتاری مغناطیسی کاملأ به فرکانس رابی میدان تزویج کننده وابسته است - شکل. - 3 شکل3 نشان میدهد که در فرکانس رابی 1 c بخش حقیقی نفوذپذیری مغناطیسی حول 0 p مثبت است در حالی که با اعمال 3 cو c2 منفی میشود. بخش حقیقی گذردهی الکتریکی همانگونه که در شکل2 مشاهده میشود با تغییر فرکانس رابی همواره منفی است. از شکل 2 و 3 پیداست که به ازای c 1 بخش حقیقی گذردهی الکتریکی منفی ولی بخش حقیقی نفوذپذیری مغناطیسی مثبت است پس سیستم حالت تک منفی دارد در حالتی که برای c 2 , 3 بخش حقیقی گذردهی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی همزمان منفی می شود و به آن محیط دو منفی می گویند. شکل4 تغییرات ضریب شکست محیط را به ازای فرکانس های رابی مختلف و همان پارامترهای شکل2 نشان میدهد. ملاحظه میشود که در تمام نمودارها بخش حقیقی ضریب شکست همیشه منفی است ولی با تغییر فرکانس رابی مقدار آن تغییر میکند.
شکل :1 سیستم سه ترازی آبشاری
