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Ponderomotive energy

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1547: 1311: 461: 627: 1429: 1136: 1124: 311: 116: 923: 503: 678: 303: 786: 1323: 1041: 849: 990: 492: 195: 815: 1306:{\displaystyle x={-a \over \omega ^{2}}=-{\frac {qE}{m\omega ^{2}}}\,\cos(\omega t)=-{\frac {q}{m\omega ^{2}}}{\sqrt {\frac {2I_{0}}{c\epsilon _{0}}}}\,\cos(\omega t)} 1460: 742: 951: 698: 249: 219: 164: 140: 456:{\displaystyle U_{p}={e^{2}I \over 2c\epsilon _{0}m\omega _{0}^{2}}={2e^{2} \over c\epsilon _{0}m}\cdot {I \over 4\omega _{0}^{2}}} 1053: 42: 1588: 861: 622:{\displaystyle U_{p}(\mathrm {eV} )=9.33\cdot I(10^{14}\ \mathrm {W/cm} ^{2})\cdot \lambda ^{2}(\mathrm {\mu m} ^{2})} 636: 1517: 1424:{\displaystyle U=\textstyle {\frac {1}{2}}m\omega ^{2}\langle x^{2}\rangle ={q^{2}E^{2} \over 4m\omega ^{2}}} 254: 747: 700:
is the speed of light. The units are electronvolts (eV), watts (W), centimeters (cm) and micrometers (μm).
998: 820: 1581: 956: 1612: 470: 173: 791: 1617: 1607: 1486: 1562: 1574: 25: 1438: 715: 167: 933:
The formula for the ponderomotive energy can be easily derived. A free particle of charge
8: 1481: 1471: 229: 936: 683: 234: 204: 149: 125: 1476: 198: 1529: 143: 1558: 1601: 222: 17: 1518:
https://www.phys.ksu.edu/personal/cdlin/class/class11a-amo2/atomic_units.pdf
1130:
Because the electron executes harmonic motion, the particle's position is
852: 709: 1317:
For a particle experiencing harmonic motion, the time-averaged energy is
497:
For typical orders of magnitudes involved in laser physics, this becomes:
1546: 1554: 24:
is the cycle-averaged quiver energy of a free electron in an
1119:{\displaystyle a_{m}={F \over m}={qE \over m}\cos(\omega t)} 1435:
In laser physics, this is called the ponderomotive energy
111:{\displaystyle U_{p}={e^{2}E^{2} \over 4m\omega _{0}^{2}}} 918:{\displaystyle U_{p}={\frac {E^{2}}{4\omega _{0}^{2}}}.} 1333: 1441: 1326: 1139: 1056: 1001: 959: 939: 864: 823: 794: 750: 718: 686: 639: 506: 473: 314: 257: 237: 207: 176: 152: 128: 45: 1454: 1423: 1305: 1118: 1035: 984: 945: 917: 843: 809: 780: 736: 692: 672: 621: 486: 455: 297: 243: 213: 189: 158: 134: 110: 1599: 1582: 1370: 1357: 673:{\displaystyle \lambda =2\pi c/\omega _{0}} 1589: 1575: 1284: 1201: 1014: 963: 992:. The force on the charged particle is 855:, then the ponderomotive energy is just 1492: 298:{\displaystyle I=c\epsilon _{0}E^{2}/2} 1600: 1047:The acceleration of the particle is 781:{\displaystyle \epsilon _{0}=1/4\pi } 36:The ponderomotive energy is given by 1541: 1036:{\displaystyle F=qE\,\cos(\omega t)} 844:{\displaystyle \alpha \approx 1/137} 13: 606: 572: 569: 561: 524: 521: 14: 1629: 985:{\displaystyle E\,\cos(\omega t)} 953:interacts with an electric field 1545: 703: 1522: 1511: 1499: 1300: 1291: 1217: 1208: 1113: 1104: 1030: 1021: 979: 970: 633:where the laser wavelength is 616: 598: 582: 543: 528: 517: 1: 1530:atomic unit of electric field 928: 853:atomic unit of electric field 487:{\displaystyle \epsilon _{0}} 1561:. You can help Knowledge by 1508:. By J. P. Connerade. p. 339 494:is the vacuum permittivity. 7: 1465: 190:{\displaystyle \omega _{0}} 31: 10: 1634: 1540: 810:{\displaystyle \alpha c=1} 170:electric field amplitude, 305:, it reads less simply: 1557:-related article is a 1487:List of laser articles 1456: 1425: 1307: 1120: 1037: 986: 947: 919: 845: 811: 782: 738: 694: 674: 623: 488: 457: 299: 245: 228:In terms of the laser 215: 191: 160: 136: 112: 1457: 1455:{\displaystyle U_{p}} 1426: 1308: 1121: 1038: 987: 948: 920: 846: 812: 783: 739: 737:{\displaystyle e=m=1} 695: 675: 624: 489: 458: 300: 246: 216: 192: 161: 137: 113: 26:electromagnetic field 1506:Highly Excited Atoms 1493:References and notes 1439: 1324: 1137: 1054: 999: 957: 937: 862: 821: 792: 748: 716: 684: 637: 504: 471: 312: 255: 235: 205: 174: 150: 126: 43: 22:ponderomotive energy 1482:Harmonic generation 1472:Ponderomotive force 908: 449: 379: 104: 1452: 1421: 1420: 1303: 1116: 1033: 982: 943: 915: 894: 851:. If one uses the 841: 807: 778: 734: 690: 670: 619: 484: 453: 435: 365: 295: 241: 211: 187: 156: 132: 108: 90: 1570: 1569: 1477:Electric constant 1418: 1342: 1282: 1281: 1246: 1199: 1166: 1096: 1078: 946:{\displaystyle q} 910: 693:{\displaystyle c} 558: 451: 421: 381: 244:{\displaystyle I} 214:{\displaystyle m} 199:carrier frequency 159:{\displaystyle E} 135:{\displaystyle e} 106: 1625: 1613:Energy (physics) 1591: 1584: 1577: 1549: 1542: 1532: 1526: 1520: 1515: 1509: 1503: 1461: 1459: 1458: 1453: 1451: 1450: 1430: 1428: 1427: 1422: 1419: 1417: 1416: 1415: 1399: 1398: 1397: 1388: 1387: 1377: 1369: 1368: 1356: 1355: 1343: 1335: 1312: 1310: 1309: 1304: 1283: 1280: 1279: 1278: 1265: 1264: 1263: 1250: 1249: 1247: 1245: 1244: 1243: 1227: 1200: 1198: 1197: 1196: 1183: 1175: 1167: 1165: 1164: 1155: 1147: 1125: 1123: 1122: 1117: 1097: 1092: 1084: 1079: 1071: 1066: 1065: 1042: 1040: 1039: 1034: 991: 989: 988: 983: 952: 950: 949: 944: 924: 922: 921: 916: 911: 909: 907: 902: 889: 888: 879: 874: 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1248: 1239: 1235: 1231: 1226: 1192: 1188: 1184: 1176: 1174: 1160: 1156: 1148: 1146: 1138: 1135: 1134: 1085: 1083: 1070: 1061: 1057: 1055: 1052: 1051: 1000: 997: 996: 958: 955: 954: 938: 935: 934: 931: 903: 898: 890: 884: 880: 878: 869: 865: 863: 860: 859: 833: 822: 819: 818: 793: 790: 789: 767: 755: 751: 749: 746: 745: 717: 714: 713: 706: 685: 682: 681: 664: 660: 655: 638: 635: 634: 610: 602: 601: 592: 588: 576: 564: 560: 559: 550: 546: 520: 511: 507: 505: 502: 501: 478: 474: 472: 469: 468: 444: 439: 431: 426: 411: 407: 403: 396: 392: 388: 386: 374: 369: 356: 352: 345: 335: 331: 330: 328: 319: 315: 313: 310: 309: 287: 281: 277: 271: 267: 256: 253: 252: 236: 233: 232: 206: 203: 202: 181: 177: 175: 172: 171: 151: 148: 147: 144:electron charge 127: 124: 123: 99: 94: 83: 76: 72: 66: 62: 61: 59: 50: 46: 44: 41: 40: 34: 12: 11: 5: 1631: 1621: 1620: 1615: 1610: 1594: 1593: 1586: 1579: 1571: 1568: 1567: 1550: 1534: 1533: 1528:CODATA Value: 1521: 1510: 1497: 1496: 1494: 1491: 1490: 1489: 1484: 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