2.6.3. Оптикалық сәулеленудің реалды параметрлері мен τк және lк арасындағы өзара байланыс

Қарапайым түрлендірулер τк және lк-ның ∆v толқындық пакетінің жиілік жолағы енімен байланыс орнатуға мүмкіндік береді, олардың толқын ұзындығының шашырауы ∆λ және толқындық вектордың шашырау модулі ∆k. Олардың көрінісі былайша болады:

Бұл жердегі λ – толқындық пакеттегі толқын ұзындығының орташа мәні болып табылады.

2.7. Кванттық өткелдер және сәулеленетін өткелдердің ықтималдығы

2.7.1. Энергетикалық деңгейлер және кванттық өткелдер

Электромагниттік өрісті күшейту немесе генерациялау үшін еркін заряд тасымалдаушылардың энергиясы қолданылатын электронды құрылғыларға қарағанда, кванттық құрылғыларда микробөлшектердің ішкі энергиясы(атомдар,иондар,молекулалар энергиясы ) әрекет етеді. Осының өзінде микробөлшектер қозғалыста болуы мүмкін. Микробөлшектердің құрамына кіретін электрондар байланысқан деп аталады. Кванттық құрылғылардың қатал математикалық сипаттамалары және олардың жұмыс істеу анализі күрделі есеп болып табылады. Жиі жағдайда бұл квантты құрылғылар анализі кезінде микроәлем заңдары процестеріне бағынуға тура келуімен байланысты болып келеді. Сондықтан да, шығарылатын есепке тәуелді әртүрлі моделдер және оларды сипаттау әдістері қолданылады.

Микробөлшектермен электромагнитті өрістің сәулелену процестерін сипаттайтын қарапайым әдіс – сәулелену электронның тербелісінің нәтижесі болып қарастырылатын модель болып табылады. Бұл бөлімде қолданылатын ең қатал модель микробөлшек ансамбліндегі процестерді сипаттайтын ықтималдылық әдіс. Ықтималдылық әдіс жетістікпен қолданылады, мысалы, кванттық күшейткіштер моделінің кейбір анализдері кезінде қолданады. Алайда, квантты генераторлардың жиілікті және қуатын анықтаумен байланысты маңызды есептерді ықтималдылық әдіспен шеше алмайды. Олар үшін жартылайклассикалық әдіс қолданылады. Жартылайклассикалық теорияда жұмыс затының қасиеті кванттық механика әдістерімен анализденеді, ал электромагнитті өріс – классикалық электродинамика заңдары бойынша. Кванттық құрылғылардың әлдеқайда қиын анализдеу әдісі болып кванттық электродинамика әдісі болып табылады. Алайда, бұл әдісті қолдану күрделі математикалық аппаратпен байланысқан. Ең алғаш микробөлшек ансамблінің электромагнитті өріспен өзара байланыс процесінің ықтималдық әдісін Энштейн қолданған.

Кванттық механика заңдаррына сәйкес, изоляцияланған микробөлшектің ішкі энергиясы тек энергия деңгейлері деп аталатын дискретті мәндерді қабылдауы мүмкін. Микробөлшектердің ішкі энергиясының әртүрлі рұқсат етілген мәндерінің қосындысы деңгейлер жүйесін анықтайды. Негізгі жүйе электронды деңгейлер(ЭД) болып табылады, олар бір-бірінен 1...10 эВ орналасқан. Электронды деңгейлердің арасында тербелмелі деңгейлер(ТД) орналасқан, олар шамамен бір-бірінен 0,1 эВ орналасқан. Ал тербелмелі деңгейлер арасында айналмалы деңгейлер(АД) (вращательные уровни) орналасқан, олардың интервалы 10–3 эВ және одан аз. Деңгейлер тобының атауы олардың іске асуымен байланысты: электрондық деңгейлер электронның ядромен әсерлесу энергиясына сәйкес келеді; тербелмелі және айналмалы деңгейлер микробөлшектің ішіндегі бөлек бөлшектердің қозғалысымен және бөлшектің бүтін ретіндегі айналу әрекетімен байланысты болады. Микробөлшектің ең аз энергисына сәйкес келетін деңгей негізгі деп аталады, ал басқалары қозған деңгей делінеді.

Ішкі энергияның өзгерісі бір деңгейден басқа деңгейге ауысу деп аталады. Жоғарғы Е2 энергетикалық деңгейден төменгі Е1 энергетикалық деңгейге өту кезінде ∆Е21 = Е2 – Е1 энергиясы бөлінеді. Ал төменгіден жоғарғы деңгейге өту кезінде осындай энергия жұтылады. Электромагнитті толқынның(фотондардың) кванттарының сәулелену немесе жұтылу ауысымдарын сәулелендіргіш деп атайды. Энергияның төменгі деңгейіне сәулелену ауысымдары тиым салынған энергетикалық деңгейлерді метатұрақты деп атайды(метастабильными). Микробөлшек ∆Е21 энергиясын бере немесе ала алады және электромагнитті өрістің қатысуынсыз басқа микробөлшекпен әсерлесуі кезінде басқа бөлшектің кинетикалық энергиясы азаяды немесе көбейеді. Мұндай ауысымдарды сәулелендірмейтін(безызлучательными) деп атайды.

Микробөлшектер жүйесінде болатын өткелдер әртүрлі белгілері бойынша классификацияланады. Өткелдердің негізгі түрлері болып спонтанды, мәжбүрленген және релаксациялық болып табылады.