拉比振荡是光场和原子相互作用中最基本的物理效应。处于基态的原子从相干电磁辐射中吸收光子被激发到激发态,处于激发态的原子通过受激辐射再发射光子回到基态,原子吸收与受激发射光子的过程循环往复,形成振荡的现象称为拉比振荡。
原子布居的周期振荡不仅依赖于原子跃迁频率与光频之差(即失谐),而且同外场强度有关。在半经典理论中拉比振荡的频率可表示为:
式中为光场的频率;
为原子跃迁频率。共振时的振荡频率
称为拉比频率,其中
为原子跃迁偶极矩,
为普朗克常数。拉比频率与外场幅度
成正比。而
称为广义拉比频率(generalized Rabi frequency)。由于真空涨落的存在,处于激发态的原子受自发辐射影响,其寿命由自发辐射速率
决定。因此只有当拉比频率远大于原子自发辐射速率
时,拉比振荡才能被观察到。
根据量子光学全量子理论,拉比振荡的频率为:
其中,
是原子两能级的跃迁频率,
是光子的频率,
是原子与光场的耦合常数,
是光子数。
拉比振荡是诺贝尔物理学奖获得者