Лекции Таноса / KOE-01_-_Opredelenia_Kvantovye_sostoyania
.pdf
11
Важнейшие понятия
nКвантовый усилитель
nКвантовый генератор
nЛазер (англ. laser - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
nМазер - (англ. maser – Microwave...)
nВынужденное излучение
nВынужденное испускание
nКогерентность
nКогерентная ЭМВ
nМонохроматическое излучение
12 |
Особенности оптической электроники |
|
n Высокая частота
n Высокая информационная емкость (λ = 500 нм, число каналов = 108)
n Малая длина волны
n Дифракционная расходимость θD = 2,44λ/d (Малый размер оптических систем)
n Фотоника
E
n Хранение информации
nОптические, магнитооптические диски (CD, DVD, BluRay и перспективные (многоуровневые, многоволновые и т.д.)), голография
13
Энергетические
состояния
квантовых
систем
14
Квантовые системы и переходы
n Квантовая система
nВнутренняя энергия
nКвантование
nКвантовый
переход
nОптический
переход энергетические
уровни
оптические 
переходы
выделение
энергии
поглощение
энергии
квантовый
переход
E4
E3 возбужденные
состояния
E2
E1
основное E0 состояние
15 |
Атом водорода |
|
n Простейший (модельный) объект
Закон Кулона:
|
- |
m |
V (r) = − |
e |
2 |
|
|
|
-e |
|
|
||||
M |
4πε0r |
||||||
+ |
|
|
|||||
+e |
|
Уравнение Шредингера: |
|||||
|
|
||||||
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
HΨ = EΨ |
||
- |
h2 |
Ñ2Y(r) - |
|
e2 |
Y(r) = EY(r) |
2m |
|
4pe0r |
|||
|
|
|
|
||
Решения: Ψnlml(r, θ, φ) и Enlml n, l, ml – квантовые числа
16 |
Главное квантовое число |
|
n n = 1, 2, 3 … – полностью определяет
собственное значение энергии
(Е от l и ml |
не зависит) |
||||||||||
|
|
|
= E |
|
= − |
me4 |
1 |
= − |
R |
||
|
E |
|
|
|
|
|
∞ |
||||
nlml |
n |
8(ε0h)2 n2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
n2 |
||||||
n Постоянная Ридберга
|
me4 |
R∞ = |
8(e0h)2 = 2,18×1018 Дж » 13,6 эВ |
17 |
Квантовые числа |
|
n l – орбитальное квантовое число
n от 0 до (n – 1) через 1 |
l = 0, 1, 2, 3, 4, 5 ... |
|
n только значение Мl |
||
s, p, d, f, g, h |
Ml = 
l(l +1)h
n ml - магнитное квантовое число (Ml )z = mlh
nот +l до -l через 1
nml = 0, ±1, ±2,…, ± l
n(2l +1) значений
n s = 1/2 - спиновое квантовое число
n ms = ±1/2 (Ms )z = msh |
|
Ms |
|
= |
|
h |
|
|
s(s +1) |
||||
|
|
|||||
|
|
18 |
Система квантовых чисел |
|
nn, l, ml , s и ms – полная система
nПолный момент Мj = Мl + Мs
n Полные квантовые числа j и mj
nот «параллельной» ориентации векторов
М до антипараллельной ориентации
j = l + s; l + s – 1; l + s – 2; ... |l – s|
M j = 
j( j +1)h
n mj = от +j до -j через единицу
n всего (2 j +1) значений (M j )z = mjh
19 Одноэлектронное приближение
n Одноэлектронное приближение n Вырождение по ml и ms
n Снятие вырождения по l
n Атом водорода - энергия не зависит от l
n Многоэлектронные атомы - энергия
возрастает с ростом l
n Принцип запрета Паули n Электронная оболочка
n Электронная конфигурация
20 |
Электронные оболочки |
|
nВ атоме не более 2(2 l+1) электронов с заданными n и l
ns-оболочки – 2 электрона
nр-оболочки – 6
nd-оболочки - 10
nf-оболочки - 14