35. Спонтанные и вынужденные переходы

Переходы возбужденных атомов с излучением происходят "сами собой". Из–за этого они называются спонтанными, или самопроизвольными переходами. Излучение атомов при спонтанных переходах является некогерентным.

вынужденные переходы, которые происходят под действием внешнего поля. В этом случае атомы поглощают энергию поля, переходя в возбужденное состояние, или вынужденно излучают, переходя в состояние с меньшей энергией.

36.Вимушене випромінювання. Оптичні квантові генератори та їх застосування.

Вынужденное излучение - излучение фотона возбужденным квантовомеханической системой под влиянием резонансной электромагнитной волны.

При вынужденном излучении фотон не только не поглощается возбужденным квантовомеханической системой, например, молекулой, а вызывает переход этой системы к состоянию с меньшей энергией, сопровождается появлением еще одного фотона, когерентного с первым.

Вынужденное излучение - лежит в основе работы лазера.

Опти́ческий ква́нтовый генера́тор — это устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Применение оптических квантовых генераторов ( лазеров) позволяет существенно расширить границы традиционных оптических методов контроля и создать принципиально новые методы оптического неразрушающего контроля, например, голографические, акустооптические и др. Лазерная дефектоскопия базируется на использовании основных свойств лазерного излучения - монохроматичности, когерентности и направленности.  [1]

Применение оптических квантовых генераторов, дающих большую интенсивность излучения, позволило значительно увеличить изображение интерферометрической картины

37.Газові лазери. Властивості лазерного випромінювання.

Атомы гелия возбуждаясь переходят на уровень 3. При столкновении с атомами неона гелий передает энергию заставляя атомы неона перейти на ближайший уровень гелия. Переход на один из более низких уровней сопротивляется лазерным излучением.

38. Зонная структура металлов, полупроводников и диэлектриков. 1.Если валентная зона при температуре 0 кельвинов заполнена не полностью и содержит свободные уровни, то такой кристалл будет металлом. Уже небольшого электрического поля достаточно для перехода электронов на свободные уровни с большей энергией, что является причиной возникновения электрического тока. Металлами являются твердые тела, у которых полностью заполнена валентная зона, но происходит перекрытие валентной зоны и зоны проводимости. Такими металлами являются кальций, цинк. 2.В полупроводниках и диэлектриках валентная зона заполнена полностью, зона проводимости свободна, а различаются они шириной запрещенных зон. При повышении температуры проводимость полупроводников увеличивается, а для электронов не изменяется 39. Электропроводность металлов. Работа выхода электронов из металла. Электропроводность металлов – сопротивление, обусловленное наличием дефектов кристаллической решетки или примесей – сопротивление, обусловленное наличием фононов, обусловлено тепловыми колебаниями атомов кристаллической решетки Фонон – квант энергии колебаний кристаллической решетки = ,= 0

Работа выхода электронов из металла Электроны, которые вылетают из металла и возвращаются назад с внешним слоем положительных ионов, создают двойной электрический слой. Силы, действующие на этом слое, направлены внутрь металла. Потенциальная энергия валентных электронов внутри металла меньше, чем вне его – электроны внутри металла находятся в потенциальной яме. Уровень Ферми для металлов – верхний, заполненных электронами энергетический уровень. Наименьшая энергия, которую нужно сообщать электрону для того, чтобы удалить его из твердого тела в вакуум называется работой выхода электрона. Aвых = -= eφ 40. Термоэлектронная эмиссия. Термоэлектронной эмиссией называется явление выбивания электронов из металла при высокой температуре. 41. Сверхпроводимость. Эффекты Мейснера и Джозефсона.Сверхпроводимостью называется способность сопротивления некоторых металлов и сплавов внезапно падать до 0. Свойства сверхпроводимости: ⦁ Критической температурой называют температуру, при которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние. ⦁ Так как сопротивление в сверхпроводимости отсутствует, следовательно, не происходит выделения тепла при прохождении через проводник электрического тока. ⦁ Для каждого сверхпроводника существует критическое значение силы тока, которое можно достигнуть в проводнике, не нарушая его сверхпроводимости. ⦁ При прохождении энергии через сверхпроводник не происходит её потерь. Эффект Мейснера При охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объёма. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объёме должна сохраняться без изменения. Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из общих законов магнитного поля, что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный диамагнетик. Однако он не является диамагнетиком, так как внутри него намагниченность равна нулю. Эффект Джозефсона Различают стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона. Стационарный эффект состоит в возможности протекания постоянного тока через туннельный контакт между сверхпроводниками, заполненный диэлектриком толщиной 1–2 нм. Существенно то, что сверхпроводящий ток в этом случае протекает через барьер, характеризующийся нулевой разностью потенциалов. Нестационарный эффект Джозефсона проявляется в том случае, когда к туннельному контакту прикладывается постоянная разность потенциалов. Обнаружено, что в этом случае через такой контакт потечет переменный сверхпроводящий ток. Этот переменный ток так же, как, например, ток в колебательном контуре, будет излучать электромагнитные волны, и это излучение наблюдается на опыте. Нестационарный эффект Джозефсона позволяет создавать переменные токи с помощью постоянной разности потенциалов. Большой интерес представляет использование этого эффекта в сверхпроводящих квантовых генераторах с широким диапазоном частот.