2つの光子が連続して電子を励起できますか？
私は、光子エネルギーが量子化されており、境界のある電子をあるエネルギー状態から別のエネルギー状態に励起できることを知っています。これは、光子が運ぶエネルギーに依存します。私の質問は、2つの光子が結果的に初期状態から電子を励起できることです（たとえばE1）。電子がE2からE1に落ちることなく、E2、次にE3に移動します。
回答
短い答え：はい。
なぜできないのですか？電子は、連続する励起間の時間が電子がその電子に戻るのに十分でない限り、常に互換性のある光子からエネルギーを獲得し続け、より高いエネルギーレベルに移動することができます（最終的に原子自体を離れるまで！）基底状態。
リラクゼーション（励起状態から低エネルギー状態への移行）は、次の3つの経路で発生します。
- 自然放出（時間： $\sim 10^{-8}$s）
- 誘導放出
- 非放射性崩壊
これらはすべて時間がかかり、すぐには起こりません。したがって、電子が緩和して低エネルギー状態になる前に再励起されると、確実にさらに高エネルギー状態になります。$E_n, \ n>1$。
@CrazyGoblinによる回答に追加します。すべての状態は、寿命によって特徴付けることができます、$\tau_i$、リラクゼーションの速度を特徴付ける $\Gamma_{i\rightarrow 0}=1/\tau_i$基底状態に。より高いエネルギー状態への吸収を誘発するには、吸収が緩和よりも速く起こる必要があります。言い換えれば、フェルミの黄金律によって与えられる吸収率は、$\Gamma_{i\rightarrow j}$、基底状態への緩和率よりも高くする必要があります（効果を明確に観察できるようにするには、はるかに高いことが望ましい）： $$ \Gamma_{i\rightarrow j} \gg \Gamma_{i\rightarrow 0}. $$ 吸収率はマトリックス要素の二乗、すなわち吸収を誘発する場の二乗に比例するので、これは通常非常に強い光場を必要とし、それ自体が非線形光学の領域に属する。基底状態からの吸収には、基底状態の寿命が無限であるという利点があることは明らかであり、比較的低い磁場でも吸収を容易に観察できます。
最後に、強い場と適切な非双極子結合が与えられた場合、中間レベルが存在しなくても2光子および多光子吸収を観察できることに注意してください。