Ефект Перселла

Ефект Перселла — підсилення флуоресцентного спонтанного випромінювання молекули оточенням. Ефект відкрив Едвард Міллз Перселл як підсилення випромінювання атома в резонаторі. Величина підсилення задається множником Перселла:

$F_{P}={\frac {3}{4\pi ^{2}}}\left({\frac {\lambda _{c}}{n}}\right)^{3}\left({\frac {Q}{V}}\right)\,$

де $(\lambda _{c}/n)$ — довжина хвилі в матеріалі, $Q$ — добротність резонатора, а $V$ — його об'єм.

Одну з інтерпретацій дає квантова електродинаміка в резонаторі. Золоте правило Фермі говорить, що ймовірність переходу для системи атом у вакуумі або атом у резонаторі пропорційний густині кінцевих станів. У резонаторі в умовах резонансу густина кінцевих станів зростає (хоча саме число станів не обов'язково). Множник Перселла є відношенням густини станів у резонаторі

$\rho _{c}={\frac {1}{\Delta \nu V}}$

до густини станів у вільному просторі

$\rho _{f}={\frac {8\pi n^{3}\nu ^{2}}{c^{3}}}.$

Оскільки

$Q=\nu /\Delta \nu ,$

$\rho _{c}/\rho _{f}={\frac {c^{3}}{8\pi n^{3}\nu ^{2}}}{\frac {Q}{\nu V}}={\frac {1}{8\pi }}\left({\frac {\lambda }{n}}\right)^{3}\left({\frac {Q}{V}}\right),$

що дає правильний результат з точністю до сталого множника.

Теорія передбачає, що фотонне середовище може контролювати швидкість радіаційної рекомбінації джерела світла.

Ефект Перселла можна використати для моделювання однофотонних джерел для квантової криптографії. Контроль швидкості спонтанного випромінювання, а отже, підвищення ефективності генерації фотона є важливою вимогою при розробці однофотонних джерел на квантових точках.