Полуклассический подход

Cтраница 3

Схема квазипересечения одномерных адиабатических термов. [31]

Поэтому встает вопрос о характере и существенности эффектов, обусловленных квантовыми свойствами ядерной подсистемы. Принципиальное изменение ситуации здесь состоит уже в том, что нельзя, строго говоря, ввести траекторию перестройки ядерной конфигурации ( в квантовой механике она не может быть определена из-за принципа неопределенности) и следует учитывать возможную дискретность квантовых состояний. Мы не будем здесь обсуждать весь диапазон возможных квантовых эффектов ( см., например, [4, 5]), а отметим один из них, который удобно представить как некоторую квантовую поправку к изложенному выше полуклассическому подходу. Учет квантовых свойств ядерного движения приводит к тому, что при приближении траектории изображающей точки к потенциальному барьеру ( см. рис. 1.1 и 1.2) будет с некоторой вероятностью осуществляться туннельный переход сквозь барьер и отражение от барьера. [32]

Поскольку не существует никакой информации о природе связей А - М или ВС-М, значение А. Результаты расчетов для реакций 1 и 2 в предположении ЕТ-механизма сильно завышены. Возможно, это связано с особой способностью атомов Н к образованию комплексов с инертными газами, и реакция в действительности протекает главным образом через RMC-механизм. Возможно также, что в этом случае сильны квантовые эффекты и предложенный полуклассический подход неприменим. [33]

Существуют три последовательных уровня рассмотрения указанного взаимодействия, три постепенно углубляющихся подхода: I) классический, 2) полуклассический, 3) квантовый. На первом уровне оптическое излучение представляют в виде световых лучей или электромагнитных волн в соответствующем диапазоне частот, а вещество описывают с использованием понятий и аппарата механики сплошных сред, термодинамики, классической электродинамики. Иными словами, при данном подходе как свет, так и вещество рассматриваются в рамках классической физики. Полуклассический подход предполагает квантование вещества при сохранении классической трактовки света: классические световые волны взаимодействуют с коллективами атомов и молекул. Принимаются во внимание структура энергетических уровней атомов и молекул, энергетических зон кристаллов, статистика заселения различных квантовых состояний. Наконец, при квантовом подходе осуществляется квантование не только вещества, но и излучения; именно такой подход используется в квантовой электродинамике. Если при рассмотрении взаимодействия света с веществом на классическом и полуклассическом уровнях учитывается только волновая природа света, то на квантовом уровне принимаются во внимание также и его корпускулярные ( квантовые) свойства. Это отвечает переходу от классической оптики, имеющей дело с лучами и световыми волнами, к оптике, которую естественно назвать квантовой оптикой. [34]

Полный орбитальный и спиновый моменты количества движения в атоме не независимы друг от друга, так как каждый из них сопряжен с собственным магнитным моментом. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых этими моментами, называется спин-орбитальным взаимодействием. Оно обусловливает ряд тонких эффектов, связанных с дополнительным расщеплением атомных термов, и позволяет объяснить тонкую структуру атомных спектров, в частности дублетную структуру спектров щелочных металлов. Строгое рассмотрение спин-орбитального взаимодействия возможно при решении релятивистского уравнения Дирака. Однако полуклассический подход позволяет выявить наиболее важные детали этого эффекта. [35]

При этом макроскопические наблюдаемые определяются средними значениями оператора, соответствующего наблюдаемой величине, а среднее значение определяется матрицей плотности. Затем уравнения записываются только через средние значения путем подстановки эквивалентных выражений для матрицы плотности. В результате приходим к системе уравнений, выраженных через такие макроскопические переменные, как поляризация и электрическое - поле. При полуклассическом подходе, когда электромагнитное поле не квантуется, необходимо к уравнениям для средних значений добавить максвелловские уравнения электромагнитного поля. Так образуется самосогласованная система уравнений. [36]

При этом макроскопические наблюдаемые определяются средними значениями оператора, соответствующего наблюдаемой величине, а среднее значение определяется матрицей плотности. Затем уравнения записываются только через средние значения путем подстановки эквивалентных выражений для матрицы плотности. В результате приходим к системе уравнений, выраженных через такие макроскопические переменные, как поляризация и электрическое поле. При полуклассическом подходе, когда электромагнитное поле не квантуется, необходимо к уравнениям для средних значений добавить максвелловские уравнения электромагнитного поля. Так образуется самосогласованная система уравнений. [37]

Но мы знаем, что существуют процессы, в которых одновременно поглощаются два фотона с энергиями Пл и Йи2) а электрон в атоме переходит с уровня 1 на уровень 2, причем выполняется соотношение И. Поскольку на микроуровне квантовые процессы являются обратимыми, должен быть возможен также обратной процесс одновременного испускания двух фотонов в одном электронном переходе. Если такие переходы будут процессами вынужденного испускания, то, очевидно, мы придем к идее двухфотонного лазера. Это прекрасная иллюстрация того, что методы развитые в данной книге, можно применять к весьма разнообразным оптическим процессам. В частности мы увидим, как из основных квантовомехани-ческих уравнений выводятся различные приближенные способы описания, например полуклассический подход. [38]

Отметим, что многие вопросу физики взаимодействия света с веществом удается достаточно глубоко проанализировать на основе полуклассического подхода. Даже такое сугубо квантовое явление, как фотоэффект, можно, оказывается, неплохо описать на полуклассическом уровне. В связи с этим иногда высказывается мнение, что при рассмотрении взаимодействия света с веществом квантование светового поля, по сути дела, не обязательно - достаточно проквантовать только вещество. Отдавая должное большим возможностям полуклассического подхода, не следует их переоценивать. По самой своей сути этот подход внутренне непоследователен - вещество и поле рассматривают здесь на разных уровнях. Ясно, что наиболее последовательным и глубоким с физической точки зрения является подход, при котором квантуются как вещество, так и излучение. Именно при таком подходе можно наиболее глубоко исследовать физическую природу света, а значит, и физику процессов взаимодействия света в веществом. [39]

Токи, связанные с орбитальным движением электрона и с его спином, взаимодействуют друг с другом. Каждый из этих токов создает магнитное поле, которое воздействует на другой ток. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых токами, обусловливает зависимость орбитального и спинового моментов количества движения совокупности электронов, его называют спин-орбитальным взаимодействием или спин-орбитальной связью. Энергия спин-орбитального взаимодействия много меньше разности энергетических уровней электронов, но, несмотря на это, она оказывает существенное влияние на стационарные состояния атома. Это влияние приводит к снятию вырождения состояний с одним и тем же квантовым числом орбитального движения. Подобное снятие вырождения служит основной причиной появления тонкой структуры атомных спектров ( см. разд. Строгое рассмотрение спин-орбитального взаимодействия возможно при решении релятивистского уравнения Дирака. Однако полуклассический подход позволяет выявить наиболее важные детали этого эффекта. [40]

Страницы: 1 2 3