משתמש:YuvalMondri

הסבר מפורט

הרוב המוחלט של פוטונים שמגיעים בקירבה ליד אטום ספציפי כמעט ובכלל לא מושפעים מהאטום הזה. האטום שקוף לגמרי לרוב התדירויות (צבעים) של פוטונים

כמה פוטונים מצליחים להיות במצב תהודה עם האטום בקבוצה מאוד צרה של תדירויות (צבע יחיד במקום עירבוב כמו אור לבן). כאשר אחד מהפוטונים האלו מתקרב לאטום, האטום לרוב סופג את הפוטון לזמן קצר של זמן, ואז פולט פוטון זהה (ספקטרום פליטה) לכיוון אקראי שלא ניתן לדעת מראש. (ישנם עוד סוגים שונים של אינטרקציות בין אטומים ופוטונים, אך הם אינם רלוונטים לערך הזה).

הרעיון הפופולרי שלייזרים מגבירים אנרגיה תרמית של חומר הוא לא המקרה כאשר בוחנים אטומים יחידים. אם אטום יחיד הוא ללא תזוזה באופן פרקטי (אטום "קר"), והתדירות של לייזר המתמקד על האטום ניתנת לשליטה, רוב התדירויות לא משפיעו על האטום — הוא בלתי נראה בתדירויות הללו. יש רק מעט נקודות של תדירות אלקטרו-מגנטית בעל השפעה כלשהי על האטום. בתדירויות האלו, האטום יכול לספוג פוטון מהלייזר, מה שגורם לו להגיע למצב אלקטרוני מתרגש, ולקבל את המומנטום של הפוטון. בגלל שלאטום עכשיו יש את המומנטום של הפוטון, האטום מחוייב להתחיל להיסחף בכיוון שהפוטון זז בו. זמן קצר לאחר מכן, האטום יפלוט באופן ספונטני פוטון לכיוון אקראי מכיוון שהוא נרגע למצב אלקטרוני נמוך. אם הפוטון נפלט בכיוון של הפוטון המקורי, האטום יעביר את המומנטום שלו לפוטון החדש ויחזור להיות ללא תזוזה. אם הפוטון נפלט בכיוון ההפוך מהכיוון של הפוטון המקורי, האטום יעביר מומנטום לכיוון של הפוטון החדש, מה שיגרום לו לקבל עוד יותר מומנטום לכיוון הפוטון המקורי (כדי לשמר מומנטום). האטום עכשיו עם פי 2 מהמהירות המקורית. אבל לרוב הפוטון נפלט בכיוון אחר (לא בכיוון הפוטון המקורי ולא בכיוון ההפוך לו), מה שנותן לאטום לפחות קצת דחיפה לצד.

עוד דרך לשינוי תדירויות זה לשנות את המיקום של הלייזר, לדוגמא, על ידי לייזר מונוכרומטי (צבע יחיד) בעל תדירות קצת מתחת לאחת מתדירויות ה "תהודה" של האטום ההוא (בתדירות המתחת לתדירות "תהודה" הלייזר לא ישפיע באופן ישיר על מצב האטום). אם הלייזר יהיה ממוקם כך שהוא זז לכיוון האטום, אז אפקט דופלר יעלה את תדירותו. במהירות אחת ספציפית, התדירות תהיה נכונה באופן מדויק לאטום בשביל שהוא יתחיל לספוג פוטונים.

משהו דומה מאוד קורה במנגנון קירור באמעות לייזר, חוץ מכך שמכונות כאלו מתחילות עם ענן חם של אטומים שזזים במספר כיוונים במהירות משתנה. מתחילים עם תדירות לייזר ממש מתחת לתדירות ה "תהודה", פוטונים מכל לייזר עוברים דרך רוב האטומים. אך יש אטומים הזזים במהירות לכיוון לייזר ספציפי. האטום הללו תופסים את הפוטונים של הלייזר, מה שמאט את האטומים האלו עד שהם נהיים בלתי נראים שוב. (אטומים שזזים במהירות בכיוון הנגדי מהלייזר בלתי נראים לפוטנים של הלייזר — אבל הם זזים במהירות לכיוון הלייזר שבכיוון הנגדי מהלייזר המקורי). השימוש במהירו ספציפית כדי לייצר ספיגה גם נראה בספקטרוסקופיית מסבאואר.