Квантовая оптика

Ква́нтовой о́птикой называют раздел оптики, занимающийся изучением явлений, в которых проявляются квантовые свойства света. К таким явлениям относятся: тепловое излучение, фотоэффект, эффект Комптона, эффект Рамана, фотохимические процессы, вынужденное излучение (и, соответственно, физика лазеров) и др. Квантовая оптика является более общей теорией, чем классическая оптика. Основная проблема, затрагиваемая квантовой оптикой — описание взаимодействия света с веществом с учётом квантовой природы объектов, а также описания распространения света в специфических условиях. Для того, чтобы точно решить эти задачи, требуется описывать и вещество (среду распространения, включая вакуум) и свет исключительно с квантовых позиций, однако часто прибегают к упрощениям: одну из компонент системы (свет или вещество) описывают как классический объект. Например, часто при расчётах, связанных с лазерными средами, квантуют только состояние активной среды, а резонатор считают классическим. Однако, если длина резонатора будет порядка длины волны, то его уже нельзя считать классическим и поведение атома в возбуждённом состоянии, помещённого в такой резонатор, будет гораздо более сложным.Квантовая оптика

Квантовая оптика

Дәріс жоспары:  Фотоэффект құбылыстары.  Фотоэффектінің ВАСы.  Фотоэффект заңдары.  Фотоэффект үшін Эйнштейн теңдеуі.  Фотонның массасы және импульсі.

Квантовая оптика

эффект жарық деп Фотоэлектрлік құбылысы сәулесінің әсерінен заттан бөлініп шығу құбылысын айтады. электрондардың

Квантовая оптика

1 сурет

Квантовая оптика

электрмагниттік сәулелердің әсерінен заттың өзінің бойынан фотоэлектрондарды сыртқа шығаруын айтады. 2. Ішкі фотоэффект құбылысы деп 1. Сыртқы фотоэффект құбылысы деп электрмагниттік сәулелердің әсерінен жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің ішіндегі электрондардың бөлініп, осы заттың ішінде қалу құбылысын айтады.

Квантовая оптика

өткізгіштердің 3. Винтельді фотоэффект деп немесе жартылай жартылай өткізгіш пен металдың түйіскен жерін жарықтандырған кезде осы түйісіп тұрған екі аралықта ЭҚК – нің пайда болуын айтады.

Квантовая оптика

катодтан Монохрамат жарық сәулелерінің әсерінен электрондар бөлініп шығады, бұл электрондар фотоэлектрондар деп, ал олардың ағыны фототок деп аталады.

Квантовая оптика

Столетов тұжырымдарды қорытындылады: мынадай 1) жарық әсерінен катодтан тек теріс зарядты электрондар бөлініп шығатындығы анықталды; 2) катодқа күлгін және ультракүлгін сәулелер түсірілсе бұл құбылыстың күшейе түсетіндігі байқалды; 3) катодтан бөлініп шығатын электрондардың мөлшері катод бетінің жарықталынуына немесе түскен жарық ағынына туру пропорционал болады.

Квантовая оптика

Вольтамперлік сипаттама 2 сурет

Квантовая оптика

Қанығу шамасы фотоэлектрондар санына пропорционал болады: фототок I k  ;en Тежеуші кернеу мен максималдық жылдамдық арасындағы, мына қатынас орындалады: eU m  2m 2 max ;

Квантовая оптика

Сыртқы фотоэффект құбылысы үшін Столетов заңдары: 1)Бірлік уақыт ішінде катодтан бөлініп шыққан фотоэлектрондар саны түскен жарық интенсивтігіне пропорционал болады (қанығу тогы жарық ағыны қуатына тура пропорционал). 2) Катодтан бөлініп шыққан кездегі электрондардың алғашқы жылдамдығы (кинетикалық энергиясы) катодтың жарықтану дәрежесіне тәуелді емес. Ол келіп түскен сәуленің жиілігіне тәуелді болады. 3) Әрбір зат (металл) үшін фотоэффект құбылысының қызыл шегі бар. Фотоэффект құбылысының қызыл шегі деп түскен сәуленің қарқындылығы қанша көп болса да, фотоэффект құбылысын тудыра

Квантовая оптика

hhh h Жұтылған фотон энергиясы фотоэлектронды металл бетінен бөлініп шығаратын шығу жұмысына және оның кинетикалық энергиясына айналады. Олай болса, Эйнштейн теңдеуі былай жазылады: шA hv 2 maxmv ш  ; A 2 maxmv 2 ш  hv A 2

Квантовая оптика

Классикалық физикада кез келген жүйенің энергиясы үздіксіз өзгереді. кванттық гипотезасына Планктың сәйкес электромагниттік сәуле шығару үздіксіз атомдар жеке түрінде порциялар түрінде болады. энергиялық(кванттық) емес,

Квантовая оптика

гипотезасы бойынша жарық Эйнштейна кеңістікте шашырайды, таралады және денелер оны жеке энергиялық(кванттық) порциялар сәуле түрінде жұтады. Электромагниттік шығарудың кванты фотондар деп аталады. Фотон массасы: Фотон импульсі: m p   h ;2c  h  c c ;

Квантовая оптика

Комптон эффектісі − рентген сәулелерін кез келген затпен шашыратқанда, шашыраған сәулелерде бастапқы ұзындықтағы  сәуле үлкен ұзындықтағы ‘ шығарумен қатар толқындар кездеседі. Осындай рентген сәулелері шашыраған толқын ұзындығының өзгеруінКомптон құбылысы деп атайды. олардың кезде,

Квантовая оптика

к  2 sin 2  2 ; θ − шашырау бұрышы, к − комптондық толқын ұзындығы.

Квантовая оптика

Рентгендік фотонның электрон арқылы серпімді шашырауы. тыныштықтағы 3 сурет

Квантовая оптика

Түсуші фотонның импульсі және энергиясы :  0 0  h , p 0   h 0 c ; Электронның соқтығысуға дейінгі энергиясы және импульсі: cmW 0  e 0 2 , p e 0  ;0 Шашыраған фотонның энергиясы мен импульсі:  ,  h p   h c ;

Квантовая оптика

Соқтығысудан кейінгі электрон энергиясы және импульсі: W e  mc ,2 mp ; e  Импульс және энергияның сақталу заңы:  p 0  0      p e  W e 0 0   p p e   W e

Квантовая оптика

h 2  cm 0 2 sin  2 ; Электрондық ұзындығы. толқынның Комптондық  к h cm 0  ,2 426  10 12 . м

Квантовая оптика

Жарық қысымы.  FЛ   ;Bq  Жарықтың металл бетіне түсіретін қысымы Лоренц күшінің бетке перпендикуляр металл ішіне бағытталуымен түсіндіріледі. Бір өлшем бет ауданына әсер ететін күшті, жарық қысымы деп атайды.

Квантовая оптика

Кванттық теория бойынша жарықтың бетке түсіретін қысымы фотонның соқтығуы кезінде өз импульсін беруімен түсіндіріледі. p  E c 1(   ) w 1(  ); Е − бірлік уақыт ішінде бірлік ауданға түсетін барлық фотондардың энергиясы. ρ − шағылу коэффициенті, w − энергияның көлемдік тығыздығы.

Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.

09.02.2017