양자결함

양자결함이라는 용어는 레이저의 에너지 손실과 알칼리 원소의 에너지 수준이라는 두 가지 개념을 말한다.둘 다 물질이 빛과 상호작용을 하는 양자 체계를 다룬다.

레이저 과학에서

레이저 과학에서 "양적 결함"이라는 용어는 펌프 광자의 에너지가 신호 광자(출력 방사선의 광자)의 에너지보다 일반적으로 더 높다는 것을 의미한다.에너지 차이는 열에 의해 손실되며, 이는 멀티모드 일관성 없는 펌프에 의해 전달되는 과도한 엔트로피를 제거할 수 있다.

레이저의 양자 결함은 라싱에서 이득 매질에서 손실(레이싱 파장에서 광자로 변환되지 않음)되는 펌핑 광자의 에너지의 일부로 정의할 수 있다.^[1]At given frequency ${\displaystyle ~\omega _{\rm {p}}~}$ of pump and given frequency ${\displaystyle ~\omega _{\rm {s}}~}$ of lasing, the quantum defect ${\displaystyle ~q=\hbar \omega _{\rm {p}}-\hbar \omega _{\rm {s}}~}$. Such quantum defect has dimension of energy;효율적인 작동을 위해 이득 매체(에너지 단위로 환산한 값)의 온도는 양자 결함에 비해 작아야 한다.

고정 펌프 주파수에서 양자 결함이 높을수록 전력 효율의 상한 값이 낮아진다.

수소 원자에서

알칼리 원자의 양자결함은 수소파 함수의 고전적 계산에 의해 예측된 에너지 수준에 대한 보정을 말한다.알칼리 원자의 단일 발란스 전자가 경험하는 전위의 간단한 모델은 이온 핵이 유효 전하 e와 함께 점 전하 역할을 하며 파동 작용은 수소라는 것이다.그러나, 이온 핵의 구조는 작은 반지름에서 전위를 변화시킨다.^[2]

수소 원자의 1/r 전위는 다음과 같은 전자 결합 에너지로 이어진다.

${\displaystyle E_{}}$ ${\displaystyle B_{}}$=${\displaystyle }$- ${\displaystyle R{\displaystyle \frac{}{}}}$ ${\displaystyle {\displaystyle \frac{h}{}}}$ ${\displaystyle {\displaystyle \frac{c}{}}}$ ${\displaystyle {\displaystyle \frac{{}^{}}{}}}$ ${\displaystyle {\displaystyle \frac{{2\mathrm{}}^{}}{}}}$ ${\$

여기서 R은 라이드버그 상수, h는 플랑크의 상수, c는 빛의 속도, n은 주요 양자수다.

작은 궤도 각도 운동량을 가진 알칼리 원자의 경우 유효 충전 e를 가진 스크리닝된 쿨롱 전위가 더 이상 전위를 설명하지 않는 이온 노심에서는 발란스 전자의 파동 기능이 불가결하다.스펙트럼은 각운동량 의존 양자결함 Δ를_l 갖는 Rydberg 공식에 의해 여전히 잘 설명된다.

${\displaystyle {}_{}{\displaystyle \frac{{E\mathrm{}}^{}}{}}}$ B${\displaystyle {}_{}}$=${\displaystyle }$- R ${\displaystyle h{\displaystyle \frac{}{}}}$ ${\displaystyle {\displaystyle \frac{c}{}}}$( ${\displaystyle {\displaystyle \frac{n}{}}}$ -${\displaystyle {\displaystyle \frac{{}_{}}{}}}$ ${\displaystyle {\displaystyle \frac{l_{}{}^{}}{}}}$) 2 ${\$}}2$\}\}.$

가장 큰 변화는 궤도 각도 운동량이 0(일반적으로 's'로 표시됨)과 같을 때 발생하며, 이러한 변화는 알칼리 금속의 표에 나타나 있다.^[3]

요소	배열	n Δs	δs
리	2s	1.59	0.41
나	3s	1.63	1.37
K	4s	1.77	2.23
Rb	5s	1.81	3.19
Cs	6s	1.87	4.13

참고 항목

• 외부 양자효율
• 태양전지의 양자효율

참조