FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

„Stara” i „nowa” teoria kwantowa

Braki teorii Bohra:

- podane jedynie położenia linii, brak natężeń- nie tłumaczy ilości elektronów na poszczególnych orbitach- model działa „gorzej” dla atomów z więcej niż jednym elektronem

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Statystyki kwantowe

Opis „klasyczny” - statystyka Maxwella-Boltzmana

-cząstki rozróżnialne- opis własności np. cząsteczek gazu

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Statystyka Bosego-Einsteina

-cząstki nierozróżnialne-bozony-cząstki o spinie całkowitym

Fotony są bozonami. Z rozkładu Bosego-Einsteina można przejść do rozkład Plancka, (promieniowanie ciała doskonale czarnego).

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Kondensacja Bosego-Einsteina

Poniżej temperatury 2.18 K hel przechodzi w stan nadciekły (tzw. punkt λ)

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Statystyka Fermiego-Diraca

-cząstki nierozróżnialne-cząstki o spinie połówkowym (obowiązuje zakaz Pauliego)

Elektrony mają spin połówkowy – ich energie opisuje taka statystyka!

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Statystyka Fermiego-Diraca

Energia Fermiego: prawdopodobieństwo obsadzenia stanu =1/2

W temperaturze 0K najwyżej położony stan ma energię EF

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Emisja spontaniczna

Natężenie linii widmowych zależy od: - prawdopodobieństwa przejścia – reguły wyboru- obsadzenia stanów

prawdopodobieństwo przejścia

koncentracja wzbudzonych atomów

Natężenie linii:

Względne natężenie:

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Emisja spontaniczna : reguły wyboru

Reguły wyboru: emisja lub absorpcja fotonu jest związana z przejściem atomu w inny stan – opisany innymi liczbami kwantowymi.Nie wszystkie przejścia są dozwolone!

Na całkowity moment pędu J składają się suma momentów orbitalnych i spinowych.

Przejście z emisją lub absorpcją fotonu: zmiana wartości J o 1

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Emisja spontaniczna: obsadzenia stanów

Obsadzenia stanów mogą być opisywane rozkładem Fermiego-Diraca lub rozkładem Boltzmanna:

różnica energii między stanami

stała Boltzmannatemperatura

Inwersja obsadzeń:większe obsadzenie stanu o wyższej energii

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Laser-budowa

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Emisja wymuszona

laser trójpoziomowy

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Laser helowo-neonowy

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Laser-helowo-neonowy

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Laser-helowo-neonowy

- elektrony zderzają się z atomami He- przeniesienie energii na atomy Ne- inwersja obsadzeń między 5s i 3p-emisja promieniowania (632.9 nm)-przejście Ne w stan podstawowy wskutek zderzeń ze ściankami

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Rodzaje laserów

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Pomiar przesunięcia i odległości

Interferometria

Urządzenie geodezyjne LIDAR – pomiar czasu przelotuTriangulacja laserowa

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Zapis i odczyt danych

DVD Blu-ray

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Zastosowania: holografia

1947 Dennis Gabor (nagroda Nobla 1971)

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Zastosowania: technika wojskowa

Tactical High-Energy Laser THEL Pomiar odległości do celu

Naprowadzanie rakiet na cel - Afganistan

Bezzałogowy samolot Predatorwyposażony w rakietę naprowadzaną laserowo (US Airforce)

FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Zastosowania: fuzja jądrowa

Inertial confinement fusion (ICF)Lawrence Livermore National Laboratory