- •1.1. Модель Резерфорда
- •1.2. Линейчатый спектр атома водорода
- •1.3. Постулаты Бора
- •1.4. Опыт Франка и Герца
- •1.5. Спектр атома водорода по Бору
- •2. Волновые свойства микрочастиц
- •3. Уравнение Шредингера
- •3.1. Волновая функция
- •3.2. Временное уравнение Шредингера
- •3.3. Движение свободной частицы
- •3.4. Движение частицы в одномерной прямоугольной потенциальной яме.
- •3.6. Уравнение Шредингера для потенциального барьера. Туннельный эффект.
- •3.7. Уравнение Шредингера для атома водорода в основном состоянии.
- •3.8. Решение уравнения Шредингера для н-подобных атомов
- •3.9. Пространственное распределение электрона в н
- •3.10. Спин электрона. Спиновое квантовое число
- •3.11 Распределение электронов в атоме по состояниям
- •3.12. Периодическая система элементов Менделеева
- •3.13. Рентгеновский спектр.
- •4.1. Физическая природа химической связи.
- •4.2. Типы химических связей
- •4.3. Понятие об энергетических уровнях молекул
- •4.4. Колебательный и вращательный спектр
- •5. Элементы квантовой электроники
- •5.1. Спонтанное и вынужденное излучение
- •5.2. Принцип работы оптического квантового генератора. (окг или лазера).
- •5.3. Свойства лазерного излучения.
- •6. Элементы физики твёрдого тела
- •6.1. Зонная теория кристалла
- •6.2. Теплоёмкость кристалла
- •6.3. Элементы квантовой статистики
- •6.4 Электропроводность металлов.
- •6.5 Полупроводники
- •7. Физика ядра элементарных частиц.
- •7.1. Основные свойства и строение ядра.
- •7.2. Ядерные силы
- •7.3. Модель ядра
- •7.4 Энергия связи ядра
- •7.5. Естественная радиоактивность
- •7.6 Закон радиоактивного распада
- •7.7. Правила смещения
- •7.8. -Распад.
- •7.9. -Распад
- •7.10 Γ-излучение
- •7.11 Ядерные реакции
- •7.12 Реакция деления ядра
- •7.13 Цепная реакция деления
- •7.14 Термоядерные реакции синтеза легких ядер
- •7.15 Элементарные частицы
- •7.16 Кварк
- •7.17 Космическое излучение.
5. Элементы квантовой электроники
5.1. Спонтанное и вынужденное излучение
(РИС31) Пусть атом находится в состоянии покоя и на него падает фотон. hν=E2-E1. После =10-8 с. происходит спонтанное излучение. Процесс перехода атома из возб. состояния в основное без каких-либо внешних воздействий называется спонтанным излучением. В 1916г. А. Эйнштейн постулировал возможность существования вынужденного излучения. Оно отличается от спонтанного излучения следующим (РИС32). Частота ν такова, что E2-E1/h. Это вынужденное излучение. Если на атом находящийся в возб. состоянии действует фотон с энергией hν= E2-E1, то дополнительно к падающему фотону добавляется вторичный фотон (вынужд. излучение). По закону сохранения энергии hν+E2=E1+ 2hν. Вторичные фотоны дальше встречают другие возбуждённые атомы, переводят их в основное состояние и число фотонов удваивается. Вторичные фотоны тождественны падающему фотону: имеют т.ж. частоту, фазу, поляризацию и когерентны с ним. Возможен обратный процесс – поглощение. Чтобы наблюдалось устойчивое вынужденное излучение необходимо создать состояния с инверсией населённости: число атомов в возб. состоянии больше числа атомов в основном состоянии. Процесс создания состояния с инверсной населенностью наз. накачкой. Она может осуществляться оптическим, электронным и др. способами. В средах с инверсной населённостью вынужденное излучение будет превышать поглощение. Такие среды наз. активными.
5.2. Принцип работы оптического квантового генератора. (окг или лазера).
Лазер – прибор усиливающий излучение на сантиметровых волнах. Типы лазеров:
(в основы положен тип активной среды) твердотельные, газовые, п/п-е и жидкостные. По принципу генерации: непрерывные и импульсные. По типу накачки: оптические, химические, электроионизационные и т.д. Лазер имеет 3 компоненты: 1) активная среда 2) система накачки 3) оптический резонатор.
Твердотельный лазер.
1 лазер – рубиновый лазер (искусственный кристалл Al2O3, в котором часть атомов Аl зам5ещены атомами Cr). Излучение осуществлялось по трехуровневой системе. Для оптической накачки использовалась импульсная газоразрядная трубка. Атомы хрома переходили в возб. состояние. (РИС33).
Газовый лазер.
1 газовый лазер был лазер на смеси Ne и He (1961 г.). Накачка осуществлялась с пом. электронного разряда в 2 этапа. На первом этапе за счёт электронного разряда атомы He переходили в возб состояние. Атомы Не сталкивались с атомаим Ne и переводили их в возб. состояние, которые переходя из возб. состояния на 2 уровень давали излучение с λ=632,8 нм.(т.ж. 3х уровневая система).
5.3. Свойства лазерного излучения.
1) Временная и пространственная когерентность на 107 > чем для обычных источников
2) строгая монохроматичность Δλ=<10-7 нм.
3) большая плотность потока энергии.
4) малое угловое расхождение.
5) КПД от 0,01 % (Не+ Ne) до 75 % (неодим).
Применение:
1) обработка, резание, м.к. сварка.
2) лазерный управляемый термоядерный синтез.
3) дистанционное зондирование, дистанционное измерение размеров тел, температур, давления.
4) голография.