Generatori și amplificatori cuantici

Electronica cuantica (radiofizica cuantica) este un domeniu al fizicii care studiaza metodele de amplificare a undelor electromagnetice pe seama variatiei energiei interne a atomilor, moleculelor, ionilor, avand la baza fenomenul de emisie si absorbtie sustinuta. Armii si moleculele pot absoarbe si emite radiatii electromagnetice. Absorbtia sau emisia au loc prin trecerea sistemului de pe un nivel magnetic pe altul. Cand saltul cuantic al electronului se face de pe nivelele energetice superioare pe nivelele inferioare atomul emite fotoni.

Pentru a se produce saltul de pe un nivel inferior pe unul superior este necesar sa se transfere atomului din exterior o energie egala cu diferenta dintre cele doua nivele.

Transferul poate avea loc (de exemplu) prin absorbtia unui foton. Probabilitatile de tranzitie a sistemelor cuantice: Un sistem cuantic are intr-o stare stationara energia constanta in timp si poate sa romana in aceasta stare un timp destul de lung.

Sub actiunea unor cauze interne sau externe sistemul trece intr-o stare excitata. In aceasta stare excitata sistemul nu poate romane un timp nedefinit ci se dezexcita efectuand tranzitii cuantice in stari de energie mai joasa.

Modificarea starii interne a unui sistem sub actiunea unor cauze interne sau externe se numeste tranzitie cuantica a sistemului.

Dezexcitarea sistemului poate sa aiba loc pe mai multe cai: Procesul de dezexcitare este un proces aleator, putem defini probabilitatea de tranzitie in unitatea de timp P = lim (-DN/N * 1/Dt) DN 0 DN numarul de sisteme care au executat tranzitia in intervalul de timp Dt; N numarul de sisteme in stare excitata (capabile sa execute tranzitia) Semnul (-) apare datorita faptului ca numarul de atomi in stare excitata scade in timp dar probabilitatea de tranzitie este o marime pozitiva.

Legea de variatie in timp a numarului de sisteme in starea excitata N Legea ne arata ca cele No sisteme nu roman toate o aceeasi durata in stare excitata; unele roman un timp mai lung, altele mai scurt, dar in medie roman in stare excitata un timp viata medie caracteristica sistemului.

EMISIE SPONTANA, EMISIE INDUSA Am vazut ca atomul romane in starea excitata un timp t finit dupa care el trece spontan pe nivelul inferior emitand un foton cu o energie corespunzatoare. Avem de a face in acest caz cu emisia spontana fora interventia vreunui factor exterior.

Nivelele energetice care pot romane in stare excitata timp mai indelungat sunt nivele metastatice. Atomul excitat pe o stare metastatica va trece deci tot spontan pe nivelele inferioare dupa un timp mai lung.

Daca insa dupa un timp mai scurt decat timpul de viata, atomul excitat pe nivelul metastlul este actionat (stimulat) de un factor exterior el se poate dezexcita inainte ca exprimarea timpului de viata al nivelului excitat. Are loc un fel de reactie in lant avalansa de factori formand radiatia emisa de generatorul sau amplificatorul cuantic ...