Kvantummechanika II. 8. és 9. előadás

Hasonló dokumentumok
Kvantummechanika II. 8. előadás

Fizika Előadás

Lézerek. A lézerműködés feltételei. Lézerek osztályozása. Folytonos lézerek (He-Ne) Impulzus üzemű lézerek (Nd-YAG, Ti:Sa) Ultrarövid impulzusok

MITŐL LÉZER A LÉZER? Dr. Horváth Zoltán György MTA Wigner FK

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

A teljes elektromágneses spektrum

Physics of ultrasonography

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

A lézersugár és szerepe a polimer technológiákban

A femtoszekundumos lézerektől az attoszekundumos fizikáig

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

A modern e-learning lehetőségei a tűzoltók oktatásának fejlesztésében. Dicse Jenő üzletfejlesztési igazgató

6 x 2,8 mm AGYAS LÁNCKEREKEK 04B - 1 DIN ISO/R 606. Osztás 6,0 Bels szélesség 2,8 Görg átmér 4,0

Introduction. Lecture 1

i1400 Image Processing Guide A-61623_zh-tw

Laser / lézer. Egy kis történelem. Egy kis történelem. Egy kis történelem Albert Einstein: az indukált emisszió elméleti predikciója


KN-CP50. MANUAL (p. 2) Digital compass. ANLEITUNG (s. 4) Digitaler Kompass. GEBRUIKSAANWIJZING (p. 10) Digitaal kompas

Gerhátné Udvary Eszter

A nagy teljesítõképességû vektorhajtások pontos paraméterszámításokat igényelnek

Az NMR és a bizonytalansági elv rejtélyes találkozása

Számítógéppel irányított rendszerek elmélete. Gyakorlat - Mintavételezés, DT-LTI rendszermodellek

Tudományos Ismeretterjesztő Társulat

Szilárdtestek sávelmélete. Sávelmélet a szabadelektron-modell alapján

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

Kutatóegyetemi Kiválósági Központ 1. Szuperlézer alprogram: lézerek fejlesztése, alkalmazásai felkészülés az ELI-re Dr. Varjú Katalin egyetemi docens

2. Érzékelési elvek, fizikai jelenségek. a. Termikus elvek

Bordács Sándor doktorjelölt. anyagtudományban. nyban. Dr. Kézsmárki István Prof. Yohinori Tokura Prof. Ryo Shimano

Differenciálegyenletek a mindennapokban

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Nonparametric Tests

Háromfázisú hálózatok

GÉPI HANG ÉRTÉSE. A hanganyag írott változata:

BSAT és BSA típ. membrántömítéses elzáró szelep

Cluster Analysis. Potyó László

Rugalmas elektronszórás; Recoil- és Doppler-effektus megfigyelése

Region in which λ(a) is included. Which region D brings good response?

A hőmérsékleti sugárzás

Anyagi tulajdonságok meghatározása spektrálisan

1: Idõ(tartam), frekvencia (gyakoriság) mérés

Szervizeszközök Service Equipments

Felújítás Épületgépészet


as sorozat - Időrelék A Felu gyeleti és időrelék

Indexek nélküli mértékegységek

Adattípusok. Max. 2GByte

Adattípusok. Max. 2GByte

Kvantummechanika gyakorlo feladatok 1 - Megoldások. 1. feladat: Az eltolás operátorának megtalálásával teljesen analóg módon fejtsük Taylor-sorba

ANGOL NYELV KÖZÉPSZINT SZÓBELI VIZSGA I. VIZSGÁZTATÓI PÉLDÁNY

Correlation & Linear Regression in SPSS

Mapping Sequencing Reads to a Reference Genome

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

Heart ra te correc ti on of t he QT interva l d ur i ng e xercise

Verderair VA25-HP (DA) nagynyomású

PETER PAZMANY CATHOLIC UNIVERSITY Consortium members SEMMELWEIS UNIVERSITY, DIALOG CAMPUS PUBLISHER

Alapsáv és szélessáv. Számítógépes Hálózatok Amplitúdó-moduláció. Szélessáv


ASUS Transformer Pad útmutató

UMTS HÁLÓZAT PROTOKOLLJAI. UMTS SZINKRONIZÁCIÓ ÉS

u,v chromaticity diagram

termosztatikus keverőszelep, HMV keverés, forrázásvédelem, 3/4", külső menet+22 ropp.csatl., C, PN10, max 90 C, (kvs=2,4) Ft

Terahertzes óriásimpulzusok az ELI számára

Mikroszkopikus közlekedési szimulátor fejlesztése és validálása (Development and validating an urban traffic microsimulation)

16F628A megszakítás kezelése

Árlista Katalógus, árlista Kéményventilátorok, szabályzók és tartozékok

Mágneses monopólusok?

Lézer. Lézerek mindenütt. Lézer: Lézer

Gál, Tamás Unger, János SZTE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék.

Pro sensors Measurement sensors to IP Thermo Professional network

Szelepkiválasztás szempontjai Danfoss Elektronikus Akadémia.

1. Gyakorlat: Telepítés: Windows Server 2008 R2 Enterprise, Core, Windows 7

A LÉZERSUGÁRZÁS ALAPVETŐ ISMÉRVEI SPONTÁN VS. INDUKÁLT EMISSZIÓ A FÉNYERŐSÍTÉS FELTÉTELE A POPULÁCIÓ INVERZIÓ FELTÉTELE

IRODAKONTÉNER és SZANITERKONTÉNER műszaki leírása

Construction of a cube given with its centre and a sideline

GV3P50 motor megszakító GV3 pólusú - 50 A - 3-pólusú 3d - mágneses léptetőegység

Valószínűségszámítás összefoglaló

NAGY ENERGIA SŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

Searching in an Unsorted Database

y a e y z t g a. l g B é e n s a t mé. NYERŐÁR

Ipari és mezõgazdasági gázfogyasztó készülékek

HAL SST CL P 30 W 230 V E14

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

TANULÁSI GÖRBÉK AZ ÉPÍTŐIPARBAN

IP/09/473. Brüsszel, március 25

Használati útmutató a VDO M6WL computereihez

Elektromos, VÍZMENTESÍTŐ szivattyúk

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Analitikai megoldások IBM Power és FlashSystem alapokon. Mosolygó Ferenc - Avnet

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVIII-a, Cluj-Napoca Proba teoretică, 1 iunie II. Feladat: Lézer (10 pont)

Alkalmazott spektroszkópia

ZELIO TIME időrelék. Katalógus RE11, RE48

Az elektromágneses színkép és egyes tartományai

A lézer alapjairól (az iskolában)

Lézerek és alkalmazásai, lézerfizikai kutatások Szegeden

L A S R A M. engineering laser technology. OPAL orvosi lézer - Robotizált sebészeti műtétek. Vass István

Turisztikai alkalmazás készítése, GSM alapú helymeghatározás

Pelletek térfogatának meghatározása Bayes-i analízissel

Átírás:

Kvatummehaika II. KVANTUMMCHANIKA NINCS KIRÁLYI ÚT! 8. és 9. előadás

Aiómák A. A Shrödiger-egyelet B. r, t dv aak a valószíűségét adja, hgy a ptszerű elektr az helyvektr dv köryezetébe megtalálható. C. Az állaptk szuperpzíiójáak az elve. Hullámkra működik és részeskékre?

Állaptk szuperpzíiója I. MH-ra láttuk: Ikheres hullámkra: I I I Kheres hullámkra: I I I II s C60 mlekula átalgsebesség 00 m/s rés szélessége 50m A C60 mlekulával végzett kétréses kísérlet iterfereia képe.

Állaptk szuperpzíiója II. r r r r P P Re P Re P P P Iterfereia

Állaptk szuperpzíiója III.

A hullámfüggvéy matematikai tulajdságai m V m V ( )

A harmikus szillátr I. A kvatummehaika Ma Plak al kezdődött (900) h Klasszikus harmikus szillátr: m m t a t si ) ( t a t s ) ( a m A klasszikus szillátr eergiája flytsa váltzhat!!!

A harmikus szillátr II. m d d m SCH ullpti eergia=alapállapti eergia

A harmikus szillátr III. Alkalmazás: mlekula rezgés, kristályrás rezgései, stb.

Az egydimeziós pteiáldbz V V L L 0 0 0 0 ha < é s > ha 0 ha < 0 vagy > L L ml m k m p k A A si si m 0 k L L P si Megtalálási valószíűség:

Miért sárga a sárgarépa? Karti mlekula hssza kb. -3 m hv 3 (4 ) 3 0 h 30 h 3 ml 0 L m ev 500m A fehér féyből ezt yeli el.

3D pteiáldbz és az állaptk grafikus ábrázlása I. y m z L y L L L z y z y si si si 8,, 3 y z,,,,,... 3 z y ml a b b a m z y z y b a ab z y z y si si si 8,,

3D pteiáldbz és az állaptk grafikus ábrázlása II. y z 3 0 6 0 6 0 6 0 9 0 9 0 9 0 3 3 0 3 3 0 3 3 0 0 y z

A kétdimeziós elektrgáz y m a b z a, b Adre Geim 958 Kstati Nvselv 974 Fizikai Nbel Díj 00 a kétdimeziós graféel kapslats úttörő kísérleti mukásságukért.

A szabad mzgó elektr hullámfüggvéye Dbzba zárt részeske: Szabad részeske: L Asi Asik ~ it, t e, t ~ ~ ik Ae ~, t ik it i( k ) t Ae e Ae ~ t, ik it i( k ) t Ae e Ae ~, it ik ik, t ~, t ~ t Ae e e P A si k L Értelmezés???

Az alagúteffektus I. d 0 d 0 i Ce i Ae ( kt) ( kt) i Be ( kt) R T C A B A

Az alagúteffektus II. 0 lektrms tér 0 Hidegemisszió Lézer-idukált iizáió

Az alagúteffektus III. STM Fém-félvezető dióda 938 Walter Herma Shttky Német kutató fizikus (886-976) Le saki (95-) Nbel-díj:973 gyetemi Taulmáyit Tkióba végezte. Dktri dlgzata a Sy égél, 957-be flytattt kísérleti mukájáak a feldlgzása és értékelése vlt. z az erőse adaléklt germáium p- átmeetébe létrehztt alagúteffektusról szólt. zek az eredméyek alapzták meg az alagútdióda létrejöttét. A megszttt Nbel díjat: a félvezetőkbe lévő alagút-jeleségekkel kapslats kísérleti felfedezésekért kapta 973-ba. Parterei (I.Giaever és B.D.Jsephs) a szupravezetőkbe zajló alagúteffektuskkal kapslats kísérleti és elméleti mukát végeztek. fém szigetelő fém pteiálgát = szigetelő

A H-atm I. Kémia 9. szt.

A H-atm II. L m e 4 0, l, m l l r 3.6eV l 0,,,...( ) L z m L m l 0,,,... l P( r ) 4,3,

Az elektrspi Ster Gerlah-kísérlet, l, m, l, m, s

A Heiseberg-féle határzatlasági reláió p Δ t Gerjesztés élettartama ívó kiszélesedése Iste em kkázik De ige!!! Mikrszkóp felbtása: 0.6 si A ft által meglökött elektr impulzusbizytalasága: p h psi si Csak szemléltetés, em bizyítás!!!

Kheres féy. Lézer yaláb: (mkrmatikus és a fázis rögzített) Na-gőz lámpa: (Spektrál lámpa, véletle fázis) Napféy:

Kheres féy. f Véletle fázis! Rögzített fázis! Disrét spektrum!

Kheres féy 3. Burkló függvéy: f(t) Lézerimpulzus ( egy lövés ) Flyts spektrum It(t) : féysebesség F(ω) Δt Δω Gauss imp. t ΔtΔf ω

The light absrpti ad emissi, the tw-lewel system Bhr-mdel: I the press f sptaeus emissi a eletr "sptaeusly (i.e. withut ay utside ifluee) deays frm a higher eergy level t a lwer e. absrpti emissi Absrpti is the press by whih a pht is absrbed by the atm, ausig a eletr t jump frm a lwer eergy level t a higher e.

h The distributi f eergy A eample: It is admitted, that the temperature f the air is stat. Let s determie the desity f partiles as a futi f altitude! P(h) The geeral frm: e pt P(h+h) / kt h+h h Let s sider a thi air layer with tp ad bttm area f A ad thikess f h. The et fre by the pressure: F ( h) P( h h) ( ) A P The air layer is i equilibrium, beause: F mgah () Where m is the mass f a mleule ad is the desity f partiles. It mes frm (+) ad (++), (ad we a use the ideal gas law, t: P=kT): The sluti: d dh mg kt mgh kt e /

The blak-bdy radiati III. D resatr: b y a D resatr: (Leture 3.) b k k mirrrs k π a t siks t, 0 a π ad k y y where y π b,, 3,... where ad y a b k y a si a b s b, y s si y 0 a, y y k k y,, 3,... 0 3D resatr: where k, y a, z y y y z b,, 3,...

The blak-bdy radiati IV. k a b y z k a a=b= y z y z k a a tiuus variable!!! k a Degree f freedm: quipartiti therem: ½kT (eergy/degree f freedm) V d lume 8 d 3 V 8 equipartiti therem 3 4 3 plarizati states 3 8a 3 d 8 d 3 (++) 3 3 kt

The blak-bdy radiati V. Rayleigh-Jeas law: Ma Plak (Nbel-prize, 98) d d 8 3 kt The respetive defiite uit,, f eergy shuld be prprtial t the respetive harateristi sillati frequey f the hypthetial sillatr ( =h ).? Sluti (900): The eergy f a mde is quatized!! h The eergy f a mde with frequey : h,, 3,... The eergy-distributi : g A h 3 h ep kbt

The blak-bdy radiati VI. We have see: (leture.) N N N N e N N kt N / N / N e kt Prbability f upati (f eergy level): P =N /N & P =N /N & (N +N =N) Mre levels: p p i j e i kt & Let s admit, that the eergy f a MW mde: ( ) where:,, 3,... The average eergy f a MW mde: j p Gemetri prgressi: e - kt e - kt ( ) e e - kt - kt e e - kt - kt

The blak-bdy radiati VII. - kt d e d( / kt) ( ) e Quatum physis: kt ( ) kt lim 0 & ( ) h lim 0 e kt e d 8 d 3 - kt kt kt e - e - kt - kt lassial physis (++: uit vlume) d e h 8 h 3 KT Vd Stefa Bltzma law Wie's law Ma Plak did t speak abut quatized pht eergy!!! istei did!!!

A lézer: kétívós redszer Idukált emisszió: 97 istei N N N N N N abszrpió dn Bg Ndt sptá emisszió dn ANdt idukált emisszió dn Bg Ndt Termikus egyesúly: dn dn dn B B istei együtthatók: A B,, B A B Nagy eergiájú ftk eseté a sptá emisszió dmiál! 3 h 3 A gb Lehetetle lézert építei? g N N h e kt 3 h A h ep kbt

The maser Maser: Mirwave Amplifiati by Stimulated missi f Radiati Maser sillatis rely the stimulated emissi betwee tw hyperfie eergy levels f atmi hydrge. The hydrge maser whih is urretly used as a atmi frequey stadard. (The first ammia maser: 953.) frequey =,40,405,75 Hz H-maser: A gb A gb h kt N N N N e kt The prbability f stimulated emissi is greater tha the prbability f sptaeus emissi. N

The ammia (NH 3 ) maser. (The first ammia maser was demstrated i 953.) p p The eletri diple mmet f the ammia mleule: p

The ammia (NH 3 ) maser. letri diple mmet: p q +q -q Cuple f fres atig the eletri diple mmet i uifrm eletri field: The trque f F ad F (uple f fres) atig the eletri diple mmet: M dqsi psi M p

The ammia (NH 3 ) maser 3. The wrk de the eletri diple mmet as it was rtated at the agle f φ frm the equilibrium psiti: Geeral frmula: W M ( ) d W p sid p 0 0 0 s p( s) The wrk de ( the diple mmet) is the hage i ptetial eergy f the eletri diple mmet. The zer pit f the ptetial eergy a be hse arbitrary, s the ptetial eergy f a eletri diple mmet i uifrm eletri field a be give by the fllwig frmula: U p (salar prdut!)

The ammia (NH 3 ) maser 4. letri field p p absrpti N N emissi

The refleti f eletrmageti wave??? y z dutr plate The eletri field iside f the dutr is zer (the vlume et harge is zer). et Budary d.: t t t t The refleted wave has a phase-shift f rad.

The resatr (f eletrmageti wave) Tw eletrmageti waves are travelig t the ppsite direti: mirrrs Budary ditis: (=0)=0 és (=L)=0 Liear superpsiti f waves: stadig wave t k si t k siks t si 0 0 π k where,, 3,... a 0 The fudametal mde: The -th (harmi wavelegth ad frequey) mde: L ad f L L ad f f L I f L f

The laser. Laser: Light Amplifiati by Stimulated missi f Radiati We have see: A gb A gb h kt N N N N e kt N Absrpti: dn Bg Ndt Stimulated emissi: dn Bg Ndt The ditis f the light amplifiati by stimulated emissi:. Ppulati iversi: N N. Three (r mre) level system: 3

The laser. The detailed ivestigati has shw, that i the stimulated emissi the idued pht has the same frequey ad phase as the iidet pht. The ppulati iversi is required fr laser perati, but it at be ahieved by the grup f atms with tw eergy-levels whe they are i thermal equilibrium. T ahieve -equilibrium ditis, a idiret methd f ppulatig the eited state must be used. The sluti: 3 3 4, Lifetime f the atm eergy level(s), 3 ad 4 :, 3, 4 h pump (three level system) (fur level system) h laser

The laser 3. Optial avities are surrudig the gai medium ad prvidig feedbak f the laser light. Light fied i the (stable) avity reflet multiple times prduig stadig waves fr ertai resae frequeies.

The laser 4. The Nbel Prize fr physis is i 964. give fr the iveti f the maser ad the laser. Maser stads fr mirwave amplifiati by stimulated emissi f radiati, ad the wrd laser is btaied by replaig mirwave by light. (The Nbel-prize wiers: N. G. Basv, A. Prkhrv, C. H. Twes) The eergy level system f ruby

Hlgraphy. st step: psiti Hlgraphy: lesless phtgraphy Iterferee patter ( hlplate): I I I r * r r * d step: develpemet (hemial press) The trasmissi f the hlgram: h(, y) h t I(, y) Ref: referee beam (plae wave f spherial wave) Obj: bjet wave (refleted frm the 3D bjet) Hlgram: the rerded iterferee patter

Hlgraphy. 3rd step: Restruti Iterferee patter ( hlplate): I I I r * r r * Objet wave!!! Amplitude trasmissi: h(, y) h t I(, y) Restruti: r h h r r t(i I r ) r r * Real image Off ais hlgraphy: Virtual image Real, virtual, udiffrated waves are spatially separated

Hlgraphy 3. Digital hlgraphy. + = The resluti f a hlgraphi plate: 5000 lies/mm Camera Chip type Number f piels Piel size [m ] Frames per sed Dyami rage ma fr =633m Rper Si. MegaPlus.4i FT 07* 035 6.8 * 6.8 6.9 8 bit.7 Rper Si. Megaplus 6.8i FT 4096* 4096 9 * 9 0.47 8 bit.0 Rper Si. Megaplus S.0 IT 008* 08 9 * 9 30 8 r 0 bit.0 Rper Si. Megaplus 4.0 IT 048* 048 7.4 * 7.4 30 8 r bit.45 Hamamatsu C8484-0 PSI 344* 04 6.45 * 6.45 8.3 bit.8 Dua DT00 PS 39* 040 4.65 * 4.65 8 r bit 3.9 FT: full frame: iterlie trasfer, PSI: prgressive sa iterlie, PS: prgressive sa

Hlgraphy 4. Digital hlgraphy. I-lie arragemet 3D shape measuremet:

Hlgraphy 5. Digital hlgraphy 3. Gábr Dées (Deis Gabr): a Hugaria eletrial egieer ad physiist, he iveted the hlgraphy. He reeived the 97 Nbel Prize i Physis.

Hlgraphy 6. Digital hlgraphy 4. A mputer-geerated hlgram:

Hlgraphy 7. X-ray, eutr, eletr hlgraphy Sure: a atm Sure: atm Referee wave: primary wave (the rigial wave) Objet wave: sedary waves sattered frm the eighbr atms Cmputer geerated restruti

Az első lézer lső lézer: 960 gáz-lézer félvezető-lézer szilárdtest-lézer Legrövidebb impulzus: 5fs attszekudums imp. Lézeritezitás: 960: 0 0 W/m 980: 0 5 W/m 000: 0 0 W/m 05: LI 0 5 W/m

A kvatumradír D D D D D P D P P P

tükör P plarizátrk B.S. D Detektrk D Lézer B.S. P tükör B.S.: yalábsztó (beam splitter) 45 45

yalábtágító Lézer B.S. Plarizáió-beállító (plarizáió-sík frgató) B.S. tükör Lézer-tápegység