Kvantumelektrodinamika

Az előadások a következő témára: "Kvantumelektrodinamika"— Előadás másolata:

1 Kvantumelektrodinamika
Fizika II. Kvantumfizika Kvantumelektrodinamika Készítette: Balázs Zoltán BMF. KVK. MTI.

2 Fizika II. Kvantumfizika
Egy rendszer teljes energiája W=Wk+Wp Ahol a Wk=mv2/2 = I2/(2m) kinetikai energia, A Wp a potenciális energia. Így a W= I2/(2m) +Wp ebből az impulzus I=((W- Wp )/(2m))1/2 A hullámhossz a λ=h/I=h/ ((W- Wp )/(2m))1/2 A klasszikus hullám egyenlet a Ψ= Ψmsin(2πr/ λ-ωt) A Schrödinger egyenlet

3 Fizika II. Kvantumfizika
Ha a hullámegyenlet helyszerinti, másodrendű differenciálhányadosát képezzük és csak a helyszerinti változást vizsgáljuk, akkor az δ2Ψ/ δr2+(2 π/ λ)2 Ψ=0 egyenlethez jutunk. Ahol a Ψ= Ψmsin(2πr/ λ) A differenciál egyenletbe a hullámhossz értékét behelyettesítve az időtől független Schrödinger egyenlethez jutunk. A Schrödinger egyenlet

4 Fizika II. Kvantumfizika
δ2Ψ/ δr2+(2 m/ h2(W+Wp)Ψ=0 A fenti egyenlet nem levezethető, a hullámmechanika alapegyenlete, hasonlóan mint a mechanikában a Newton második axiómája! A Schrödinger egyenlet

5 Fizika II. Kvantumfizika
A Schrödinger egyenlet

6 Fizika II. Kvantumfizika

7 Fizika II. Kvantumfizika
Heisenberg-féle határozatlansági reláció

8 Fizika II. Kvantumfizika
Heisenberg-féle határozatlansági reláció

9 Fizika II. Kvantumfizika
Határozatlansági reláció A Schrödinger egyenlet alkalmazása merev falakkal határolt potenciálvölgy esetén.

10 Fizika II. Kvantumfizika
A Schrödinger egyenlet alkalmazása harmonikus oszcillátor esetében.

11 Fizika II. Kvantumfizika
Alagúteffektus.

12 Kvantumelektrodinamika

13 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Fényabszorpció csak akkor jön létre, ha: Az elektron visszaugrásakor kibocsátott foton energiája: Fényabszorpció és spontán emisszió.

14 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Fény spontán emissziója.

15 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
A foton által stimulált emisszió meghatározott fázisú, koherens fényt hoz létre. Meghatározó populáció inverzió esetén, ha a belépő foton energiája egyenlő az energiaszintek energia különbségével a létrejövő stimulált emisszió jelentős fényerősítést hoz létre. Llllllllllllllllllllllllllllllllllllll A belépő foton energiája Stimulált emisszió.

16 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Elektronok normális és invertált sűrűségeloszlása. Populáció inverzió.

17 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Stimulált emisszió folyamata.

18 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Lézer.

19 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Hélium-neon lézer

20 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Rubin lézer

21 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Metastabil állapot Alapállapot Rubin lézer

22 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Elektróda Elektróda Lézer kimenet 694,3nm Rubin Villanócső az optikai pumpáláshoz Rubinlézer elvi felépítése.

23 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Lézerdióda energiasáv-szerkezete.

24 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Félvezetőlézer áram-kibocsátott teljesítmény függvénye.

25 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Félvezetőlézer szerkezeti kialakítása.

26 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Félvezetőlézer fényképe.

27 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Rubinlézer működésének folyamata 1.

28 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Rubinlézer működésének folyamata 2. Megvilágítás villanófénnyel.

29 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Rubinlézer működésének folyamata 3. Populáció inverzió kialakulása, spontán emisszió indul

30 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Rubinlézer működésének folyamata 4. Stimulált emisszió indul.

31 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Rubinlézer működésének folyamata 5. Stimulált emisszió impulzusszerű lezajlása.

32 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Egy lézer fényforrás fényképe.

33 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Orvosi alkalmazás, epekő szétrobbantása.

34 Fizika II. Kvantumelektrodinamika
Műszaki alkalmazás, Pontos furatok, alakzatok kialakítása fémekben, műanyagokban.