Нормальный эффект зеемана {к: 102}

Рассмотрим синглетные термы.

2S+1 = 1 => S=0 , g=1;

=[(_БB)/]m_J ; m_J=0, 1;

Рассмотрим расщепление энергетического уровня и соответствующих спектральных линий.

<РИС>

Три компоненты наблюдаются, если наблюдение идёт перпендикулярно направлению магнитного поля. Если наблюдение ведётся вдоль поля, то наблюдается две компоненты.

<РИС>

продольный эффект Зеемана.

Аномальный (сложный) эффект Зеемана наблюдается для термов, обладающих тонкой структурой.

На зеемановском расщеплении энергетических уровней атомов в магнитном поле основано явление электронного парамагнитного резонанса, который состоит в избирательном поглощении энергии переменного электромагнитного поля веществом, находящемся в постоянном магнитном поле.

ВОПРОС-23 {50-53, к: 103-107}: КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

КЭ изучает взаимодействие между электромагнитным полем и квантовыми системами.

ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Рассмотрим взаимодействие электромагнитного поля с системой, обладающей дискретным энергетическим спектром.

<РИС>

Согласно статистике Максвелла-Больцмана число систем в состоянии E_m: N_m~e^(Em/kt), N_n~e^(En/kt) ; N_m/N_n=e^[(En-Em)/kT]=e^/kT

N_m/N_n<1 => термодинамическое равновесие.

Есть три типа перехода:

1. Спонтанный переход из E_m в E_n:

A_mn=1/, время жизни в возбуждённом состоянии.

N_m=N_m0e^{Anm t} ;

Спонтанный переход зависит только от свойств атома.

Если облучать равновесную систему фотонами с частотой _mn (и U) два типа перехода:

2. Вынужденное поглощение:

P_nm=B_nmU вероятность

B_nm коэффициент Эйнштейна

U спектральная плотность электромагнитного излучения.

3. Вынужденное (индуцированное) излучение:

P_mn=B_mnU ;

2 и 3 зависят не только от свойств атомов.

Исходя из термодинамических соображений, Эйнштейн (в 1918) показал равновероятность вынужденных переходов: P_nm=P_mn , B_nm =B_mn ;

Основываясь на этом факте, Эйнштейн дал простой вывод формулы Планка.

В состоянии равновесия между излучением и поглощением число переходов с излучение должно быть равно числу переходов с поглощением.

N_mn^{спонтанное}=N_mn^{вынужденное} ;

N_mA_mn + N_mB_mnU=N_nB_nmU ;

U=[A_mn/B_mn][1/[(N_n/N_m)-1]] = [A_mn/B_mn][1/(e^/kT-1)];

U=(kT/)(A_mn/B_mn); U=[(²)/(²c³)][kT/];

[A_mn/B_mn]=(³)/(²c³);

U=[(³)/(²c³)] [1/(e^/kT-1)]

Лазеры {к: 106}

Эффект вынужденного излучения физическая основа создания лазера.

В состоянии термодинамического равновесия N_m<N_n система будет ослаблять проходящее через неё излучение.

При N_m>N_n индуцированное излучение преобладает над поглощением => термодинамически неравновесное состояние с инверсной населённостью.

Процесс создания инверсной населённости накачка.

Способы накачки:

1. Оптическая с помощью ламп вспышки (рубиновые лазеры).

2. С помощью возбуждения в газовой среде электрического разряда.

Происходит усиление излучения, проходящего через инверсную область, которое снимает инверсию, переводя энергию излучения атомов в когерентное излучение.

Усиление волны “отрицательное поглощение”.

I=I₀e^l закон Бугера.

В случае усиления говорят, что коэффициент поглощения отрицательный.

Для создания генератора когерентных электромагнитных волн не достаточно одного усилителя. Для формирования высоких временной и пространственной когерентности необходимо поместить активную среду в оптический резонатор, представляющий собой два параллельных зеркала.

<РИС>

Расходимость излучения = 10^-410^-5 рад.

ВОПРОС-22 {53-55, к: 107-111}: КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ МОЛЕКУЛ

Рентгеновские спектры практически не зависят от того, в состав каких химических элементов входит данный элемент => сила, удерживающая атомы в молекулах, вызваны взаимодействием внешних электронов.

Рассмотрим, как химическая теория объясняет химические связи. Различаются два вида химических связей => два вида молекул: Ионная (гетерополярная): NaCl ;