Квантовая и оптическая электроника. Практикум. Евтушенко Г.С - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

6
10
23
). Вследствие этого отличие в энергиях соседних подуровней ни-
чтожно (~10
-21
эВ) и можно считать, что разрешенные состояния обра-
зуют непрерывную полосу, или зону. Разрешенные энергетические зоны
разделяются запрещенными зонами, как, например, в кристалле арсени-
да галлия с электронным либо дырочным типом проводимости. Наличие
дефектов кристаллической решетки либо примесей приводит к возник-
новению в запрещенных зонах локализованных разрешенных уровней.
Отношение
числа частиц в единице объёма N
i
на данном уровне
энергии E
i
к его статистическому весу g
i
называется населенностью
уровня энергии.
Состояние с минимальной энергией наиболее устойчиво, оно назы-
вается основным, или нормальным. Все остальные состояния, которым
соответствует большая внутренняя энергия электрона, называются воз-
бужденными.
Взаимодействие излучения с веществом
Пусть исследуется взаимодействие квантовой системы с излучени-
ем частотой ν
0
, удовлетворяющей условию:
012
h
ν
EE⋅=−, (1)
где h – постоянная Планка, a E
1
и E
2
— уровни энергии системы.
При термодинамическом равновесии квантовой системы с окру-
жающей средой при температуре населенности уровней N
i
/g
i
подчиня-
ются распределению Больцмана
21 2 1
12
N
gEE
exp
N
gkT
⋅−
⎛⎞
=−
⎜⎟
⋅⋅
⎝⎠
, (2)
где k
– постоянная Больцмана. Если электрон первоначально находился
на возбужденном уровне, то он может спонтанно с некоторой вероятно-
стью A
21
перейти в основное состояние. В процессе спонтанных излуча-
тельных переходов атомы независимо друг от друга излучают кванты
света с энергией, определяемой формулой (1). Поскольку корреляция
между фазой, поляризацией и направлением распространения излуче-
ния отдельных атомов отсутствует, спонтанное излучение некогерент-
но. Примером спонтанного излучения электромагнитных волн служит
тепловое излучение нагретого вещества.
Находящийся
в возбужденном состоянии атом может переходить
на основной уровень и под действием электромагнитного поля, создавая
так называемое вынужденное, или индуцированное (стимулированное),
излучение. Оно наиболее вероятно при резонансе, то есть при совпаде-
нии энергии кванта излучения, падающего на атом, с разностью сосед-

Страницы