Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
3.3.Energiaipęd53
Dodatkowozostałopotwierdzone9żekiedyatom
chromatycznej(monoenergetycznej)falipłaskiejmo-
emitujeświatło(tzn.foton)9wtedycofasięwprzeciw-
żemyprzyporządkowaćstrumieńfotonówmających
nymkierunku9taksamojakpistoletodrzuca9kiedy
dużągęstośćpopulacji9przemieszczającychsięrazem
wystrzeliwujepocisk.Narysunku3.20atomynapom-
iwtymsamymstanie(ztakąsamąenergią9takąsamą
powanenadmiarowąenergią(tzn.wzbudzone9s.63)są
częstotliwością9takimsamympędemiwtymsamym
uformowanewpostaciwąskiejwiązki.Wkrótcespon-
kierunku).Różnemonochrom!tyczneI!lelł!skiere-
taniczniewyemitująfotonywlosowychkierunkach
lrezentująróżnest!nyIotonul
itymsamymzostanąodrzuconewstecznie9częstoda-
Inaczejniżwprzypadkufotonów9ponieważelek-
lekowkierunkupoprzecznymodpoczątkowegotoru
tronysąfermionami9więcdużaichliczbaniemoże
wiązki.Uzyskaneposzerzeniewiązkijestkwantowo-
grupowaćsięściślewtymsamymstanieimonoener-
mechanicznymefektem9któryniejestspójnyzkla-
getycznewiązkielektronówniemanifestująsięwma-
sycznymobrazememisjisymetrycznejfali.
kroskopowejskalijakociągłe9klasycznefale.Podtym
względempromieniowaniee-mjestdośćwyjątkowe.
Dlajednorodnejmonochromatycznejwiązkiświatła
Lawinafotonów
oczęstotliwościvwielkośćI/hvjestśredniąliczbąfo-
Wprzypadkuanalizyzjawiskzwiązanychzaktywno-
tonówpadającychnajednostkowąpowierzchnię(nor-
ściąolbrzymiejliczbyuczestnikówużyciemetodstaty-
malnądowiązki)najednostkęczasu9czyligęstością
stycznychjestczęstojedynympraktycznymsposobem
strumieniafotonów.Bardziejrealistycznie9jeżeliwiąz-
postępowania.PozaklasycznąstatystykąMa[wella-
kajestquasi-monochromatyczna(s.17)ześredniączę-
-Boltzmanna(dlacząstekrozróżnialnych)istniejąjesz-
stotliwościąv
09tojejśredniagęstośćstrumieniafoto-
czedwarodzajekwantowychstatystyk(dlacząsteknie-
nów(ang.mHInphotonflu[dHnsity)wynosiI/hv
0.
rozróżnialnych).Bosego-EinsteinaiFermiego-Diraca.
Zakładając9żepadającaquasi-monochromatyczna
Tapierwszadotyczycząstek9któreniHpodlHgIjązaka-
wiązkamapoleprzekrojupoprzecznegoA9jejśredni
zowiPauliego(ang.PIuliH[clusionprinciplH)9tzn.mają
strumieńfotonówwynosi
zerowylubcałkowityspin.StatystykaFermiego-Diraca
(3.49)
dotyczycząstek9którepodlHgIjązakazowiPauliego
(tzn.tych9którychspinjestnieparzystąwielokrotno-
gdziePjestmocąoptyczną(ang.opticalpower)wiązki
ściąò).Fotonysąnazywanebozonami(ang.bosons)9
mierzonąwwatach.Średnistrumieńfotonówjestśred-
ponieważmająspin-19asposób9wjakisięgrupują9
niąliczbąfotonówdocierającychwjednostceczasu
podlegastatystyceBosego-Einsteina.Podobnie9elek-
(tab.3.1).Naprzykładmałajednomiliwatowawiązkala-
tronysąfermionami(ang.fermions);mająspin-ò
serahelowo-neonowegoośredniejdługościfaliwynoszą-
ipodlegająstatystyceFermiego-Diraca.
cej63298nmdostarczaśrednistrumieńfotonówrówny
Mikrocząstkimającharakterystycznefizycznewła-
P/hv
0=(190i10-3W)/>(69626i10-34Jis)(29998i108m/s)/
ściwości9takiejakmasa9ładunekorazspin-wielkości9
/(63298i10-9m)]=392i1015fotonównasekundę.
któresięniezmieniają.Znającje9dokładniewiemy9
zjakimrodzajemcząstkimamydoczynienia.Zdrugiej
TABELA3.1.średniagęstośćstrumieniafotonówdlakilku
stronyistniejąrównieżzmiennewłaściwościmikro-
typowychźródeł
cząstki9takiejakenergia9pędiorientacjaspinu-opisu-
jącejejchwilowystan.Jeżeliznamywszystkietezmien-
newłaściwości9tomamyokreślonykonkretnystan
Źródło
światła
Średniagęstość
strumieniafotonów
ĭ/Awjednostkach
(ang.state)cząstki9wjakimznajdujesięwdanejchwili.
(fotony/sim2)
Fermionysązdeklarowanymisamotnikami;tylko
jHdHnfHrmionmożHwystępowIćwdInymstIniH.Zko-
Wiązkalaserowa(10mW9
1026
leibozonysątowarzyskie;dowolnIichliczbImożH
He-Ne9skupionado20ȝm)
znIjdowIćsięwtymsImymstIniH)IponIdtomIją
Wiązkalaserowa(1mW9He-Ne)
1021
onHtHndHncjędotworzHniIbliskoumiHjscowionych
Jasneświatłosłoneczne
1018
grup(ang.cluster).Gdyb!rdzoduż!liczb!Iotonów
Poziomświatławewnątrz
1016
zn!jdujesięwtyms!mymst!nie5towewnętrzn!zi!r-
pomieszczeń
nistośćwiązkiświ!tł!lr!ktycznieznik!iloleelek-
trom!gnetycznewyd!jesiębyćciągłymośrodkiem
I!lielektrom!gnetycznejlWzwiązkuztymmono-
Zmrok
ŚwiatłoKsiężyca
Światłogwiazd
1014
1012
1010
