5. Поняття про системи зарядів. Поняття електричного диполя.

Система двох зарядів - це диполь, чотири - квадруполь, восьми - октуполь і т.д.

Кожен мультиполь характеризується своїм моментом, порядок n якого пов'язаний з повним числом зарядів N співвідношенням N = 2ⁿ.

Простою системою є електричний диполь — сукупність двох однакових по величині і протилежних по знаку за рядів, що знаходяться на відстані L один від одного.

Момент електричного диполя D, або дипольний момент чисельно дорівнює: D=eL і направлений від негативного полюсу до позитивного

Якщо дипольний момент D гармонійно змінюється з частотою ω, то такий диполь називають осцилюючим диполем або осцилятором.

З погляду класичної електродинаміки осцилюючий диполь випромінює енергію безперервно.

6. 3 елементарних процесах взаємодії електромагнітного випромінювання з квантовими системами.

Закони збереження енергії та імпульсу

ħω + Е = ћω' + Е'

ħ'к + р = ћк' + р' ,

де Е і р – енергія і імпульс системи до взаємодії з квантом світла,

Е', р' – після взаємодії,

аналогічно ħω, ħ'к – енергія і імпульс фотона до взаємодії…

ћω', ћк' – після…

Нехай Е_m>Е_n , можливі 3 ситуації:

1) Е = Е_m; Е' = Е_m > Е_n; ћω' = ħω_mn = Е_m - Е_n;

ħω ≠ Е_m - Е_n , тому ħω = 0. Це означає, що система в результаті взаємодії перейшла у більш низький енергетичний стан. Такий процес називається спонтанним випусканням (випромінюванням) (испусканием) фотона.

2) Е = Е_n; Е' = Е_m > Е_n; ћω = ħω_mn = Е_m - Е_n; ћω' = 0;

ћω збуджує систему і переводить її з більш низького у більш високий енергетичний стан з поглинанням кванта світла. Такий процес називається резонансним поглинанням світла.

3) Е = Е_m ; Е' = Е_n< Е_m; ћω = ћω' = ħω_mn = Е_m - Е_n.

ħω = Е_m-Е_n не зникає, виникає додатковий фотон ћω' = ħω = Е_m-Е_n . Система в результаті взаємодії перейшла з більш високого в більш низький рівень з випромінюванням кванта світла з частотою, яка дорівнює частоті переходу. В якості змушуючого фактора, який визначає подібний перехід, виступає фотон, з тією ж частотою, що й випромінений. Такий перехід називається вимушеним випромінюванням фотону.

7. Спонтанне випромінюванням фотону.

Спонтанний перехід – це мимовільний перехід частки з більше високого Е_n на більше низький рівень Е_m.

d = А_mndt,

А_mn – коефіцієнт Ейнштейна для самочинних переходів. Його значення не залежить від зовнішніх взаємодій і визначається тільки властивостями даної квантової системи.

Спонтанний час життя (середній час життя) атома іона або молекули в збудженому стані назад пропорційно ймовірності спонтанного переходу  =1/A_nm.

Слід зазначити (!), що спонтанне випромінювання неспрямоване, некогерентне і немонохроматичне. Воно служить джерелом шумів, нестабільності коливань, але разом з тим, що дуже важливо, спонтанні переходи сприяють початку процесу посилення й порушення коливань у мазерах і лазерах, і відіграють важливу роль при одержанні нерівновагих станів у квантовій системі.

8. Самочинне випромінюванням фотону.

Спонтанний перехід – це мимовільний перехід частки з більше високого Е_n на більше низький рівень Е_m.

d = А_mndt,

А_mn – коефіцієнт Ейнштейна для самочинних переходів. Його значення не залежить від зовнішніх взаємодій і визначається тільки властивостями даної квантової системи.

Спонтанний час життя (середній час життя) атома іона або молекули в збудженому стані назад пропорційно ймовірності спонтанного переходу  =1/A_nm.

Слід зазначити (!), що спонтанне випромінювання неспрямоване, некогерентне і немонохроматичне. Воно служить джерелом шумів, нестабільності коливань, але разом з тим, що дуже важливо, спонтанні переходи сприяють початку процесу посилення й порушення коливань у мазерах і лазерах, і відіграють важливу роль при одержанні нерівновагих станів у квантовій системі.