Wat is kwantumelektronica?
Op het gebied van kwantumelektronica bestuderen wetenschappers de interactie van straling en materie op het kwantumniveau. Met behulp van kennis van elektronica en natuurkunde hebben wetenschappers op dit gebied veel vooruitgang geboekt in optica en radiofysica. Machines zoals de lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling (laser) en de microgolfversterking door gestimuleerde emissie van straling (maser) zijn bijzonder nuttig op het gebied van kwantumelektronica.
De kwantumtheorie wordt door wetenschappers geaccepteerd als de basistheorie van de fysica die alle fysieke apparaten verenigt. Als zodanig kan elk elektronisch apparaat worden beschouwd als een kwantumelektronisch apparaat. De meeste wetenschappers begrijpen echter kwantumelektronische apparaten om alleen die apparaten te zijn die overgangen tussen de niveaus van de kwantumergie stimuleren. Lasers en masers zijn de primaire apparaten die worden gebruikt in kwantumelektronica, omdat elk van deze energie richt in een strakke, gerichte balk. Transistoren en supergeleiders kunnen de prin gebruikenCiples van kwantummechanica, maar ze worden meestal niet beschouwd als kwantumelektronische apparaten.
In kwantumelektronica zijn de overgangen tussen kwantumergieniveaus van bijzonder belang. Atomen, moleculen en andere kwantumsystemen bevatten geëxciteerde deeltjes. Deze systemen kunnen alleen bepaalde, strikt gedefinieerde hoeveelheden energie bevatten. Wanneer een systeem elektromagnetische straling afgeeft, in de vorm van licht of radiogolven, beweegt het van een hoger energieniveau naar een lager. Lasers en masers kunnen worden gebruikt om deze atomen of moleculen te opwinden in hogere energietoestanden.
Lasers zijn een van de belangrijkste apparaten die worden gebruikt in kwantumelektronica. Deze machines stralen lichtgolven uit in een gerichte straal binnen een smal stralingsbereik. Dit maakt het licht dat een laser monochromatisch uitzendt, terwijl de meeste lichte bronnen meerdere kleuren van licht uitzenden, zelfs als het licht alleen in het oog lijkt te bevattenEén kleur.
lasers zijn belangrijk in zowel onderzoek als het oplossen van praktische problemen. Het licht van een laser diffuus warmte niet en mist een elektrische lading. Een laser kan werken in corrosieve gassen en in een vacuüm. Ze zijn nuttig bij het meten van afstand met grote nauwkeurigheid, optische communicatie en thermonucleaire fusie.
Een ander hulpmiddel dat vaak wordt gebruikt in kwantumelektronica is de maser. Deze apparaten stoten microgolfstraling uit in een gerichte balk. De frequentie van deze magnetrons is stabiel en verslechtert niet zo gemakkelijk als standaard microgolven. De toepassing van deze machine maakt communicatietorens die geluidsgolven in het magnetronstralingsbereik uitzenden om informatie over grote afstanden met weinig vervorming te verzenden.