Квантовый дефект - Quantum defect

Период, термин квантовый дефект относится к двум концепциям: потери энергии в лазерах и уровни энергии в щелочные элементы. Оба имеют дело с квант системы, в которых материя взаимодействует со светом.

В лазерной науке

В лазер наука, термин "квантовый дефект"относится к тому факту, что энергия фотона накачки обычно выше, чем энергия сигнальный фотон (фотон выходного излучения). Разница в энергии теряется на тепло, которое может унести избыток энтропия доставляется многомодовым некогерентным насосом.

Квантовый дефект лазер можно определить как часть энергии фотона накачки, которая теряется (не превращается в фотоны на длине волны генерации) в получить средний на генерация.^[1]На заданной частоте ${ displaystyle ~ omega _ { rm {p}} ~}$ из насос и с учетом частоты ${ displaystyle ~ omega _ { rm {s}} ~}$ из генерация, квантовый дефект ${ Displaystyle ~ д = hbar omega _ { rm {p}} - hbar omega _ { rm {s}} ~}$. Такой квантовый дефект имеет размерность энергии; для эффективной работы температура из получить средний (измеряется в единицах энергии) должен быть мал по сравнению с квантовым дефектом.

При фиксированной частоте накачки, чем выше квантовый дефект, тем ниже верхняя граница энергетической эффективности.

В водородных атомах

В идеализированном Модель Бора При щелочном атоме (таком как натрий, изображенном здесь) единственный электрон внешней оболочки остается вне ионного ядра, и можно ожидать, что он будет вести себя так же, как если бы он находился на той же орбитали, что и атом водорода.

В квантовый дефект из атом щелочного металла относится к поправке к уровням энергии, предсказанной классическим расчетом волновая функция водорода. Простая модель потенциала, испытываемого одиночным валентным электроном щелочного атома, состоит в том, что ионный остов действует как точечный заряд с эффективным зарядом е а волновые функции гидрогенный. Однако структура ионного остова изменяет потенциал на малых радиусах.^[2]

В 1/р потенциал в атом водорода приводит к электрон энергия связи данный

${ displaystyle E _ { text {B}} = - { dfrac {Rhc} {n ^ {2}}}}$,

куда р это Постоянная Ридберга, час постоянная Планка, c это скорость света и п это главное квантовое число.

За атомы щелочных металлов с маленьким орбитальный угловой момент, то волновая функция валентного электрона нельзя пренебречь в остове иона, где экранированный Кулоновский потенциал с эффективным зарядом е больше не описывает потенциал. Спектр по-прежнему хорошо описывается Формула Ридберга с квантовым дефектом, зависящим от углового момента, δ_л:

${ displaystyle E _ { text {B}} = - { dfrac {Rhc} {(n- delta _ {l}) ^ {2}}}}$.

Наибольшие смещения происходят, когда орбитальный угловой момент равен 0 (обычно обозначается буквой s), и они показаны в таблице для щелочных металлов:^[3]

Смотрите также

• Внешняя квантовая эффективность
• Квантовая эффективность солнечного элемента

Рекомендации