La frecuencia Rabi es la frecuencia en radianes del ciclo Rabi experimentado para una transición atómica dada en un campo de luz dado. Ésta es, pues, la frecuencia de fluctuaciones en las poblaciones de los dos niveles atómicos involucrados en esa transición atómica en esa situación. Es proporcional a la fuerza del acoplamiento entre la luz y la transición atómica y a la amplitud ( no a la intensidad ) del campo eléctrico de la luz. El salto Rabi entre los niveles de un sistema de 2 niveles iluminado con luz exactamente resonante con la transición ocurrirá en la frecuencia Rabi; cuando la luz incidente se desafina de la resonancia, esto ocurre en la frecuencia Rabi generalizada. La frecuencia Rabi es un concepto semiclásico ya que se basa en una transición atómica cuántica y un campo de luz clásico .
En el contexto de un experimento de resonancia magnética nuclear , la frecuencia Rabi es la frecuencia de nutación del vector de magnetización nuclear neta de una muestra sobre un campo de radiofrecuencia. (Tenga en cuenta que esto es distinto de la frecuencia de Larmor , que caracteriza la precesión de una magnetización nuclear transversal alrededor de un campo magnético estático).
Definición
La frecuencia Rabi se define como
dónde es el momento dipolar de transición para el transición, y es el vector de amplitud del campo eléctrico , que incluye la polarización . El numerador tiene dimensiones de energía, por lo que dividir porda una frecuencia angular .
Por analogía con un dipolo clásico , está claro que un átomo con un gran momento dipolar será más susceptible a la perturbación por un campo eléctrico . El producto escalar incluye un factor de, dónde es el ángulo entre la polarización de la luz y el momento dipolar de transición. Cuando son paralelos, la interacción es más fuerte, cuando son perpendiculares no hay interacción en absoluto.
En sistemas reales, con más de dos niveles, se debe calcular el elemento de matriz de transición de dipolo correcto para la transición relevante. Al equiparar la frecuencia Rabi, se debe considerar el coeficiente de Clebsch-Gordan correcto .
Frecuencia Rabi generalizada
Para un campo de luz incidente que no está exactamente en la frecuencia de resonancia de la transición, uno puede referirse a la frecuencia Rabi generalizada . El fracaso de Rabi en realidad ocurre en la frecuencia de Rabi generalizada en esa situación.
dónde es la desafinación , una medida de qué tan lejos está la luz de la resonancia en relación con la transición. Por ejemplo, al examinar la animación anterior a una frecuencia de compensación de ± 1,73, se puede ver que durante el ciclo 1/2 Rabi (en resonancia) que se muestra durante la animación, la oscilación se somete a un ciclo completo , por lo tanto, al doble de la (normal) Frecuencia de rabi, tal como lo predice esta ecuación. También tenga en cuenta que a medida que la frecuencia de la luz incidente se desvía más de la frecuencia de transición, la amplitud de la oscilación Rabi disminuye, como se ilustra con la envolvente discontinua en el gráfico anterior.