📄Работа №31592
Тема: Управление энергетическими уровнями атомов на основе эффекта изменения массы электрона в среде фотонных кристаллов
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
физика
Объем:
34 листов
Год:
2019
Просмотров:
241
6500
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 3
Глава 1. Общая информация о фотонных кристаллах 6
1.1. Фундаментальные представления о фотонных кристаллах .... 6
1.2. Методы создания фотонных кристаллов 8
1.2.1. Синтез фотонных кристаллов методом травления 8
1.2.2. Синтез фотонных кристаллов методом коллоидной самосборки 9
1.2.3. Синтез фотонных кристаллов методом голографии ... 10
Глава 2. Теоретические методы исследования фотонных кристаллов 11
2.1. Метод матриц распространения 11
2.2. Метод плоских волн 14
Глава 3. Энергетические уровни атома и масса покоя электрона в фотонном кристалле 16
3.1. Воздействие среды фотонных кристаллов на электромагнитную
массу электрона 16
3.2. Поправка к массе покоя электрона в среде фотонных кристаллов 20
Заключение 31
Список литературы
Глава 1. Общая информация о фотонных кристаллах 6
1.1. Фундаментальные представления о фотонных кристаллах .... 6
1.2. Методы создания фотонных кристаллов 8
1.2.1. Синтез фотонных кристаллов методом травления 8
1.2.2. Синтез фотонных кристаллов методом коллоидной самосборки 9
1.2.3. Синтез фотонных кристаллов методом голографии ... 10
Глава 2. Теоретические методы исследования фотонных кристаллов 11
2.1. Метод матриц распространения 11
2.2. Метод плоских волн 14
Глава 3. Энергетические уровни атома и масса покоя электрона в фотонном кристалле 16
3.1. Воздействие среды фотонных кристаллов на электромагнитную
массу электрона 16
3.2. Поправка к массе покоя электрона в среде фотонных кристаллов 20
Заключение 31
Список литературы
📖 Введение
Эффект изменения массы электрона - это фундаментальный квантовый электродинамический эффект. Он основан на взаимодействии электрона с собственным излучением. В данной работе на этот эффект влияет на сдвиг энергетических уровней в среде фотонных кристаллов.
Фотонные кристаллы — это принципиально новый класс оптических сред, представляющий из себя структуру с периодическим изменением показателя преломления [1]. Они обладают особым свойством - наличием фотонных запрещённых зон: спектральных областей с подавленным распространением света, что происходит за счет дифракции на периодической структуре [2,3]. Именно наличие фотонных запрещенных зон дает возможность широкого использования фотонных кристаллов в науке и технике. На практике фотонные кристаллы используются в лазерах, в которых электрические цепи заменены оптическими [4], в волноводах, на основе которых можно создавать оптические устройства [5], при создании оптических запоминающих устройств на основе свойства удержания фотонов в фотонно-запрещенных зонах [6] и т. д. Кроме того, необычные квантово-электродинамические эффекты, которые не используют свойство фотонной запрещенной зоны, могут быть изучены в фотонных кристаллах: способность контролировать частоту спонтанного излучения и скорость его излучения [7], спектральное расщепление линий, усиление эффекта квантовой интерференции, изменение массы покоя электрона, вызванное модификацией взаимодействия электрона с его собственным полем излучения и т. д.
Существование запрещенных фотонных зон в фотонных кристаллах даёт для них большое практическое применение:
-применение ФК в лазерах даст возможность вырабатывать слабосигнальную генерацию, а это приведет к рождению беспороговых и низкопороговых лазеров [9];
-волноводы на базе ФК могут иметв не такие значительные потери и имеют способность модифицировать направление света при очень малом радиусе кривизны волновода [10];
- используя ФК, можно создать среды с показателем преломления, являющимся отрицательным, что дает дорогу для многих применений, к примеру, фокусирование света в точку с меньшими размерами, чем длина волны света;
-такие наноструктуры как ФК обладают важными дисперсионными свойствами (эти свойства имеют зависимость от длины волны излучения, которое проходит сквозь них), что дает возможность создавать так называемые «суперпризмы» ;
-можно создавать новый вид дисплеев, в которых доминация над цветами пикселей выполняется при помощи ФК;
- так как фотоны удерживаются в фотонных запрещенных зонах на базе фотонного кристалла можно создать оптические запоминающие устройства, а также логические устройства [10-12];
- фотонные кристаллы со сверхпроводимостью [13, 14] проявляют сверхпроводящие качества при определенных температурах и их можно использовать для абсолютно оптических приборов измерения температуры (имеет способность работоспособности на высоких частотах и хорошо взаимодействует с полупроводниками и фотонными изоляторами).
Кроме практического использования в ФК, наблюдаемы не совсем обычные квантово электродинамические эффекты:
- реализация управлением скоростью спонтанного излучения и частотой его излучения [15];
- связанное фотон-атомное состояние [16];
- спектральное расщепление линий [17];
- немарковский характер затухания радиации [18];
- усиленная квантовая интерференция [19];
- локализация излучения около края фотонных запрещенных зон [20];
- изменение массы покоя электрона, вызванное модификацией взаимодействия электрона с его собственным полем излучения [21].
Практическая реализация этих эффектов позволит будущим проектам основываться на HOBBIX принципах. Однако исследования в этом направлении требуют разработки методов определения свойств электромагнитных полей в фотонных кристаллах. Дисперсия ФК дает важную информацию о взаимодействиях фотонов в периодической наноструктуре, которая необходима для создания приборов. Спектры пропускания и поглощения ФК не дают подробную информацию о дисперсии. Однако они находятся в прочной связи с плотностью состояний, которые допускаются к распределению в нужном направлении. Знание плотности состояний на компьютере необходимо для описания квантовых электродинамических явлений и процессов, описанных выше. Особый интерес представляет изучение влияния окружающей среды на взаимодействие исследуемых частиц, окруженных их собственным излучением. В частности, это проявляется в изменениях массы и энергии независимого электрона, что отражается в дополнительных усовершенствованиях и ядерной энергии при извлечении уровней атомной энергии в атмосфере ФК. [21, 22]. Когда электрон становится атомным, возникает поправка к энергетическим уровням, и это может открыть дорогу к управлению спектральными линиями свободного атома, помещенного в пустоты ФК. Целью данной работы является исследование влияния поправки к массе электрона, помещенного в среду ФК, на энергетические уровни атома в ФК. Для этой цели необходимо решить следующие задачи:
1. Вывод выражения, определяющего поправку к энергии S'-электрона атома, помещенного в среду ФК;
2. Построение модели оптической плотности N(ш) фотонного кристалла;
3. Расчет зависимости поправки к электромагнитной массе 5т от параметров фотонного кристалла.
Фотонные кристаллы — это принципиально новый класс оптических сред, представляющий из себя структуру с периодическим изменением показателя преломления [1]. Они обладают особым свойством - наличием фотонных запрещённых зон: спектральных областей с подавленным распространением света, что происходит за счет дифракции на периодической структуре [2,3]. Именно наличие фотонных запрещенных зон дает возможность широкого использования фотонных кристаллов в науке и технике. На практике фотонные кристаллы используются в лазерах, в которых электрические цепи заменены оптическими [4], в волноводах, на основе которых можно создавать оптические устройства [5], при создании оптических запоминающих устройств на основе свойства удержания фотонов в фотонно-запрещенных зонах [6] и т. д. Кроме того, необычные квантово-электродинамические эффекты, которые не используют свойство фотонной запрещенной зоны, могут быть изучены в фотонных кристаллах: способность контролировать частоту спонтанного излучения и скорость его излучения [7], спектральное расщепление линий, усиление эффекта квантовой интерференции, изменение массы покоя электрона, вызванное модификацией взаимодействия электрона с его собственным полем излучения и т. д.
Существование запрещенных фотонных зон в фотонных кристаллах даёт для них большое практическое применение:
-применение ФК в лазерах даст возможность вырабатывать слабосигнальную генерацию, а это приведет к рождению беспороговых и низкопороговых лазеров [9];
-волноводы на базе ФК могут иметв не такие значительные потери и имеют способность модифицировать направление света при очень малом радиусе кривизны волновода [10];
- используя ФК, можно создать среды с показателем преломления, являющимся отрицательным, что дает дорогу для многих применений, к примеру, фокусирование света в точку с меньшими размерами, чем длина волны света;
-такие наноструктуры как ФК обладают важными дисперсионными свойствами (эти свойства имеют зависимость от длины волны излучения, которое проходит сквозь них), что дает возможность создавать так называемые «суперпризмы» ;
-можно создавать новый вид дисплеев, в которых доминация над цветами пикселей выполняется при помощи ФК;
- так как фотоны удерживаются в фотонных запрещенных зонах на базе фотонного кристалла можно создать оптические запоминающие устройства, а также логические устройства [10-12];
- фотонные кристаллы со сверхпроводимостью [13, 14] проявляют сверхпроводящие качества при определенных температурах и их можно использовать для абсолютно оптических приборов измерения температуры (имеет способность работоспособности на высоких частотах и хорошо взаимодействует с полупроводниками и фотонными изоляторами).
Кроме практического использования в ФК, наблюдаемы не совсем обычные квантово электродинамические эффекты:
- реализация управлением скоростью спонтанного излучения и частотой его излучения [15];
- связанное фотон-атомное состояние [16];
- спектральное расщепление линий [17];
- немарковский характер затухания радиации [18];
- усиленная квантовая интерференция [19];
- локализация излучения около края фотонных запрещенных зон [20];
- изменение массы покоя электрона, вызванное модификацией взаимодействия электрона с его собственным полем излучения [21].
Практическая реализация этих эффектов позволит будущим проектам основываться на HOBBIX принципах. Однако исследования в этом направлении требуют разработки методов определения свойств электромагнитных полей в фотонных кристаллах. Дисперсия ФК дает важную информацию о взаимодействиях фотонов в периодической наноструктуре, которая необходима для создания приборов. Спектры пропускания и поглощения ФК не дают подробную информацию о дисперсии. Однако они находятся в прочной связи с плотностью состояний, которые допускаются к распределению в нужном направлении. Знание плотности состояний на компьютере необходимо для описания квантовых электродинамических явлений и процессов, описанных выше. Особый интерес представляет изучение влияния окружающей среды на взаимодействие исследуемых частиц, окруженных их собственным излучением. В частности, это проявляется в изменениях массы и энергии независимого электрона, что отражается в дополнительных усовершенствованиях и ядерной энергии при извлечении уровней атомной энергии в атмосфере ФК. [21, 22]. Когда электрон становится атомным, возникает поправка к энергетическим уровням, и это может открыть дорогу к управлению спектральными линиями свободного атома, помещенного в пустоты ФК. Целью данной работы является исследование влияния поправки к массе электрона, помещенного в среду ФК, на энергетические уровни атома в ФК. Для этой цели необходимо решить следующие задачи:
1. Вывод выражения, определяющего поправку к энергии S'-электрона атома, помещенного в среду ФК;
2. Построение модели оптической плотности N(ш) фотонного кристалла;
3. Расчет зависимости поправки к электромагнитной массе 5т от параметров фотонного кристалла.
✅ Заключение
Результаты и выводы:
1. Выведено выражение, определяющее поправку к энергии S'-электрона атома водорода, помещенного в среду ФК.
2. Построена модель оптической плотности N(ш) ФК.
3. Рассчитана зависимость поправки к электромагнитной массе электрона 5т от параметра взаимодействия вещества с фотонами д, и эффективного показателя преломления neff.
4. Построен график для непрерывных значений 5т в зависимости от д и neff-
5. В ходе работы была выявлена линейная зависимость 5т от параметра д, и квадратичная зависимость от пе//.
1. Выведено выражение, определяющее поправку к энергии S'-электрона атома водорода, помещенного в среду ФК.
2. Построена модель оптической плотности N(ш) ФК.
3. Рассчитана зависимость поправки к электромагнитной массе электрона 5т от параметра взаимодействия вещества с фотонами д, и эффективного показателя преломления neff.
4. Построен график для непрерывных значений 5т в зависимости от д и neff-
5. В ходе работы была выявлена линейная зависимость 5т от параметра д, и квадратичная зависимость от пе//.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.