Kvantová vada - Quantum defect

Termín kvantová vada odkazuje na dva pojmy: ztráta energie v laserech a energetické hladiny v alkalické prvky. Oba se zabývají kvantová systémy, kde hmota interaguje se světlem.

V laserové vědě

v laser věda, pojem „kvantová vada"odkazuje na skutečnost, že energie fotonu pumpy je obecně vyšší než energie a signální foton (foton výstupního záření). Energetický rozdíl se ztrácí teplem, které může odnést přebytek entropie dodáváno multimódovým nekoherentním čerpadlem.

Kvantová vada a laser lze definovat jako část energie čerpajícího fotonu, která je ztracena (nezměněna na fotony při vlnové délce laseru) v získat střední na lasování.^[1]Při dané frekvenci ${ displaystyle ~ omega _ { rm {p}} ~}$ z čerpadlo a danou frekvenci ${ displaystyle ~ omega _ { rm {s}} ~}$ z lasování, kvantová vada ${ displaystyle ~ q = hbar omega _ { rm {p}} - hbar omega _ { rm {s}} ~}$. Taková kvantová vada má rozměr energie; pro efektivní provoz, teplota z získat střední (měřeno v jednotkách energie) by mělo být malé ve srovnání s kvantovou vadou.

Při pevné frekvenci čerpadla platí, že čím vyšší je kvantová vada, tím nižší je horní mez energetické účinnosti.

Ve vodíkových atomech

V idealizované Bohrův model atom alkalického kovu (například sodík, zde zobrazený), zůstává elektron vnějšího pláště mimo iontové jádro a dalo by se očekávat, že se bude chovat stejně jako na stejné oběžné dráze atomu vodíku.

The kvantová vada z atom alkálie označuje opravu energetických hladin předpovězených klasickým výpočtem funkce vodíkových vln. Jednoduchý model potenciálu jednoho valenčního elektronu alkalického atomu spočívá v tom, že iontové jádro funguje jako bodový náboj s účinným nábojem E a vlnové funkce jsou vodíkový. Struktura iontového jádra však mění potenciál na malých poloměrech.^[2]

The 1/r potenciál v atom vodíku vede k elektron vazebná energie dána

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

kde R je Rydbergova konstanta, h je Planckova konstanta, C je rychlost světla a n je hlavní kvantové číslo.

Pro atomy alkálií s malými orbitální moment hybnosti, vlnová funkce valenčního elektronu je nezanedbatelný v iontovém jádru, kde je stíněn Coulombův potenciál s účinným poplatkem E již nepopisuje potenciál. Spektrum stále dobře popisuje Rydbergův vzorec s kvantovou vadou závislou na momentu hybnosti, δ_l:

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

Největší posuny nastanou, když je orbitální moment hybnosti roven 0 (obvykle označen jako „s“) a tyto jsou uvedeny v tabulce pro alkalické kovy:^[3]

Viz také

• Externí kvantová účinnost
• Kvantová účinnost solárního článku

Reference