КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
442
443
к
178
∑
болуы). Бұл атау қозғалыс мөлшерін (моментін) кванттаудың ескірген атауы.
Магниттік ағынды кванттау – тогы бар асқынөткізгіштен жасалған сақина
арқылы өтетін магниттік ағынның мүмкін болатын мәндерінің дискреттілігі (үздікті
болуы).
Өлшемдікті кванттау – қатты үлгілердегі бірқатар кинетикалық
коэффициенттердің тербелістік тәуелділігі, электрондық толқындардың дебройлдік
ұзындығымен қарайлас сипаттамалық өлшемдерінің бірі.
КВАНТТЫҚ АУЫСУ – кванттық жүйенің (атомдардың, молекулалардың,
атом ядроларының, қатты денелердің, т.б.) бір күйден өзге бір күйге
секірмелі
түрде ауысуы. Жүйенің энергиясының әртүрлі мәндеріне сәйкес болатын күйлері
арасындағы кванттық ауысу маңызды болып табылады. Жүйе энергиясының
жоғарғы
ࣟ
k
деңгейден
төменгі
ࣟ
і
деңгейге ауысуы кезінде жүйе энергиясын
береді (яғни
шығарады), кері ауысу кезінде – ол әлгі энергияны алады (яғни
жұтады). Кванттық ауысу сәуле шығаратын және сәуле шығармайтын ауысу бола
алады.
Сәуле шығарушы кванттық ауысу кезінде жүйе электрмагниттік сәуле
hν энергиялы –
фотон шығарады (
ࣟ
k
→
ࣟ
і
ауысу) немесе жұтады (
ࣟ
і
→
ࣟ
k
ауысуы)
(мұндағы ν – сәуле жиілігі, h – Планк тұрақтысы), осы жағдайда
іргелі қатынас
ࣟ
k
–
ࣟ
і
=
hν орындалады, бұл қатынас ауысу кезіндегі
энергияның сақталу заңын
өрнектейді. Жүйенің
энергиялық күйлерінің айырымына тәуелді түрде
кванттық ауысулар арасында радиотолқындар, инфрақызыл сәулелер, көрінетін
сәуле, ультракүлгін сәуле, рентгендік сәуле немесе
γ-сәулелер шығарылады немесе
жұтылады. Төменгі энергия деңгейінен жоғарғы энергия деңгейіне ауысатын
сәуле жұтушы кванттық ауысудың жиынтығы берілген кванттық жүйенің кері
ауысуларының жиынтығын – оның шығару спектрін түзеді. Сәуле шығармайтын
кванттық ауысу кезінде жүйе өзге жүйелермен өзараәсерлесу кезінде энергия
алады немесе береді. Мысалы, газдың атомдары немесе молекулалары бірімен
бірі немесе электрондармен соқтығысқан кезде энергия алуы (қозуы) немесе оны
жоғалтуы мүмкін.
Кез келген кванттық ауысудың маңызды сипаттамасы – берілген кванттық
ауысудың қаншалықты жиі немесе сирек жүзеге асатынын анықтайтын
кванттық
ауысу ықтималдығы болады.
Сәуле шығаратын кванттық ауысулар кванттық жүйеге сырттан ықпал
ететін әсерлерге тәуелсіз
ерікті сәуле шығарушы және сырттан ықпал етуші
резонанстық жиіліктегі (ν) электрмагниттік сәуле әсерінен туатын
еріксіз сәуле
шығарушы (фотон жұтатын және еріксіз фотон шығаратын) кванттық ауысулар
бола алады. Кванттық жүйенің
ерікті сәуле шығаруы себепті жүйе энергияның
к
178
∑
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
444
445
қоздырылған деңгейінде
ࣟ
k
тек белгілі бір шектеулі уақытта ғана тұрақтап,
сонан соң секірісті түрде кез келген төменгі деңгейге ауысады. Жүйенің
қоздырылған энергия деңгейінде
ࣟ
k
тұрақтайтын орташа уақыт і
k
–
деңгейдегі
«өмір сүру» уақыты деп аталған. τ
k
қаншалықты қысқа болса, жүйенің төменгі
энергия күйіне ауысу ықтималдығы соншалықты жоғары болады. Сәуле шығару
ауысулардың ықтималдығы әртүрлі кванттық ауысу үшін әрқилы және ауысу өтетін
аралықтағы энергиялар деңгейлерінің қасиеттеріне тәуелді болады.
Сәуле шығарусыз кванттық ауысулар да сәйкес ауысулар ықтималдықтарымен
ࣟ
k
энергиясы (энергия беру үрдісі үшін) немесе
ࣟ
і
энергиясы (энергия алу үрдісі
үшін) бір бөлшекке есептелген 1 секундта
ࣟ
k
–
ࣟ
і
энергиясын беру және алу
үрдістерінің орташа санымен сипатталады.
Егер де сәуле шығарушы, сондай-ақ сәуле шығарусыз кванттық ауысулар мүмкін
болса, онда ауысудың толық ықтималдығы екі түрлі ауысулар ықтималдықтарының
қосындысына тең болады. Сол себепті сәуле шығарусыз кванттық ауысу есебінен
деңгейдегі «өмір сүру» уақыты кемиді. Сәуле шығарусыз кванттық ауысудың
ықтималдығы сәйкес сәуле шығарушы кванттық ауысумен салыстырмалы түрде
тең болса, оның маңызы артатын болады. Егер де сәуле шығарусыз кванттық
ауысудың ықтималдығы – сәуле шығарушы ауысудың ықтималдығынан әлдеқайда
артық болса, онда сәуле шығарусыз ауысуда бөлшектердің басым көпшілігі қоздыру
энергиясын жоғалтатын (айырылатын), яғни еріксіз сәуле шығару тоқтайтын
болады.
КВАНТТЫҚ АУЫСУ ЫҚТИМАЛДЫҒЫ – берілген кванттық жүйеге
қатысты кванттық жүйенің «өмір сүру» уақытына кері шама.
КВАНТТЫҚ ГЕНЕРАТОР (латынша «генератор – өндіргіш») – микробөл-
шектер тобы мен фотондардың еріксіз сәуле шығаруы есебінен электрмагниттік
сәуле тудырушы құрылғы. Электрмагниттік өріспен өзараәсерлесуші
микробөлшектер жүйесінің
термодинамикалық тепе-теңдігі кезінде фотон-
дардың еріксіз сәуле шығаруы бөлшектердің оларды жұтуынан едәуір аз. Осы
жағдайда еріксіз сәуле шығару термодинамикалық тепе-теңдікті қамтамасыз
етуде принциптік маңызы бола тұрып сәуле шығара алмайды. Сәуле шығару
үшін бөлшектердің екі энергетикалық деңгейі толымдылық инверсиямен
қамтамасыз етілуі қажет.
1954 жылы радиоспектрскопия саласында зерттеу жүргізуші радиофизик-
тердің екі тобы [ресейлік Николай
Басов (1922 – 2001) пен Александр
Прохоров
(1916 – 2002) және американдық Чарльз
Таунс (1915 – 2015)] біріне-бірі тә-
уелсіз кванттық генератор ұсынып, оны жүзеге асырды. Осы физиктер әлгі
