Энергетические уровни и квантовые переходы

В квантовых приборах, как правило,задействуется внутренняя энергия микрочастиц (энергия атомов,ионов, молекул). При этом сами микрочастицы могут находитьсяв движении. Электроны, входящие в состав микрочастиц, называются связанными.

В соответствии с законами квантовой механики внутренняя энергия изолированной микрочастицы может принимать лишь дискретные значения, называемые 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), отстоящие друг от друга примерно на 0,1 эВ, а между колебательными уровнями находятся вращательные уровни (ВУ)с интервалом 10^-3эВ и менее. Уровень, соответствующий наименьшей допустимой энергии микрочастицы,называется основным, а остальные — возбужденными.
Изменение внутренней энергии называется переходом с уровня на уровень. При переходе с высокого энергетического уровня Е2на низкий Е1 выделяется энергия Е21 = Е2 – Е1, а при переходе снизкого на высокий поглощается такая же энергия. Переходы с излучением или поглощением квантов электромагнитного поля (фотонов) называются излучательными. Энергетические уровни, с которых запрещены излучательные переходы на более низкие уровни энергии, называются метастабильными. Микрочастица может отдавать (или отбирать) энергию Е21 и без участия электромагнитного поля — при взаимодействии с другой микрочастицей, в результате чего увеличивается или уменьшается кинетическая энергия другой частицы. Такие переходы называются безызлучательными.
Переходы, которые совершаются в системах микрочастиц, классифицируются по различным признакам. Основными видами переходов являются спонтанные, вынужденные и релаксационные.