Исследование взаимодействия атомов Cs с поверхностью сапфира с использованием сверхтонкой ячейки и метода вычисления второй производной спектра поглощения паров

Исследовано влияние взаимодействия атомов Cs с диэлектрической поверхностью на положение и форму сверхтонких компонент D$_{2}$-линии при нанометровых расстояниях между атомами и поверхностью. Использование наноячейки с клиновидным зазором позволило исследовать зависимость сдвигов всех сверхтонких компонент D$_{2}$-линии, отвечающих переходам $F_g=3\to F_e$ = 2, 3, 4 и $F_g=4\to F_e$ = 3, 4, 5, от расстояния $L$ между атомами и поверхностью сапфирового окна в интервале 50–400 nm. При L менее 100 nm вследствие ван-дер-ваальсова взаимодействия происходят сильное уширение атомных переходов и сдвиг их частот в низкочастотную область спектра (красный сдвиг). Вычисление второй производной (SD) спектров поглощения паров в наноячейке позволяет спектрально разрешить сверхтонкие компоненты атомного перехода вплоть до $L\sim$50 nm и измерить коэффициент ван-дер-ваальсова взаимодействия C$_{3}$. Показано, что при $L<$ 100 nm с увеличением плотности атомов происходит дополнительный красный сдвиг, в то время как при относительно больших расстояниях между атомами и поверхностью $L\sim$400 nm с увеличением плотности атомов происходит синий сдвиг частот атомных переходов. Вышеприведенные результаты важны при разработке миниатюрных субмикронных устройств, содержащих атомы щелочных металлов.