ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Энергетические уровни и квантовые переходы

В соответствии с законами квантовой механики внутренняя энергия изолированной микро­частицы может принимать лишь дискретные значения, именуемые уровнями энергии. Сово­купность различных разрешенных значений внутренней энергии микрочастицы определяет
систему уровней. Основой системы являются электронные уровни (ЭУ), отстоящие друг от друга на (1-10) эВ. Между электронными уровнями располагаются колебательные уровни (КУ) с расстоянием примерно 0,1 эВ, а между колебательными уровнями находятся враща­тельные уровни (ВУ) с интервалом 10~3 эВ и менее. Названия групп уровней связаны с их происхождением: электронные уровни соответствуют энергии взаимодействия электронов с ядром; колебательные и вращательные уровни — с движением отдельных частей микроча­стицы внутри самой микрочастицы и движением (вращением) частицы как целого. Уровень, соответствующий наименьшей допустимой энергии микрочастицы, называется основным, а остальные — возбужденными.

Изменение внутренней энергии называется переходом с уровня на уровень. При переходе с более высокого энергетического уровня Е2 на низкий Е выделяется энергия Д£г1= Ег - Еъ а при переходе с низкого на более высокий поглощается такая же энергия. Переходы с излу­чением или поглощением квантов электромагнитного поля (фотонов) называются излуча - тельными. Энергетические уровни, с которых запрещены излучательные переходы на более низкие уровни энергии, называются метастабильными. Энергия АЕ2{ может отдаваться (или отбираться) микрочастицей и без участия электромагнитного поля при взаимодействии с другой микрочастицей, в результате чего увеличивается или уменьшается кинетическая энергия второй частицы. Такие переходы называются безызлучательными.

Переходы, которые совершаются в системах микрочастиц, классифицируются по раз­личным признакам. Основными видами переходов являются спонтанные, вынужденные и релаксационные.