Изменение скорости

Допустим, что вследствие столкновения с другим спортсменом скорость бегуна слегка изменилась. Он будет пробегать большее расстояние в единицу времени, чем пробегал бы, если бы не было никаких столкновений между всеми участниками забега. Но, поскольку он то и дело меняет направление, он удаляется от «упорядоченного» положения то в одну сторону, то в другую на одно и то же расстояние. Поэтому в среднем расстояние, на которое бегун отходит от «упорядоченного» положения, будет равно нулю. Он будет оставаться приблизительно в одной шеренге с другими бегунами. Таким образом, все будет происходить так, как если бы никакого столкновения не было.

Аналогично если газообразный образец возбуждать часто повторяющимися импульсами, то доплеровские сдвиги частоты, обусловленные упругими столкновениями, будут усредняться до нуля. Атом, скорость которого изменилась, будет испускать излучение с частотой, несколько отличающейся от частоты излучения «среднего» атома. Но поскольку каждый повторный импульс будет обращать «фазу» этого атома (как выстрел из пистолета обращает направление движения бегуна), частота испускаемого им излучения будет то больше, то меньше средней. В среднем все атомы будут возбуждаться «в унисон». Поскольку атомы остаются синхронизованными, влияние упругих столкновений оказывается минимальным.

После каждого из многократно повторяющихся импульсов атомы будут возвращаться в упорядоченное состояние (как бегуны за время между двумя выстрелами), и каждый раз, когда они окажутся в таком состоянии, они будут давать новый эхо-сигнал. Таким образом, последовательность многократно повторяющихся импульсов сопровождается последовательностью эхо-сигналов: один эхо-сигнал между каждыми двумя импульсами.

Многоимпульсный метод Карра — Перселла позволяет усилить обычный эффект эха. Действуя на образец большим числом импульсов, экспериментатор вызывает большое число эхо-сигналов, поэтому время пребывания образца в упорядоченном состоянии увеличивается.

Существует еще более интересный вариант многоимпульсного метода. Он основан на так называемом эффекте «магического эха», который впервые был продемонстрирован Дж. Уофом, а также В.-К. Римом и А.Пайнсом, которые были тогда его студентами в Массачусетском технологическом институте. Эффект заключается в том, что на образец действуют специально подобранной последовательностью импульсов («магическим сандвичем» импульсов) и получают одиночный эхо-сигнал.