Робота присвячена побудові мікроскопічної та макроскопічної теорій системи N взаємодіючих дворівневих атомів у сильному та слабкому електромагнітних полях. Побудовані мікроскопічні кінетичні рівняння для матричних елементів густини станів атомів та атомного руху N-атомної системи, які враховують взаємодію між атомами та атомів із полем. Відповідна макроскопічна кінетика побудована для одно- та двочастинкової функцій розподілів матриці густини атомних станів. Самоузгоджена система макроскопічних одночастинкових рівнянь для усереднених елементів матриці густини атомних станів разом із рівняннями Максвелла дозволяє описувати випромінювальні та поглинальні властивості системи і пояснити залежність оптичних властивостей від густини частинок у термінах далекодійної диполь-дипольної взаємодії між атомами.
Робота присвячена побудові мікроскопічної та макроскопічної теорій системи N взаємодіючих дворівневих атомів у сильному та слабкому електромагнітних полях. Побудовані мікроскопічні кінетичні рівняння для матричних елементів густини станів атомів та атомного руху N-атомної системи, які враховують взаємодію між атомами та атомів із полем. Відповідна макроскопічна кінетика побудована для одно- та двочастинкової функцій розподілів матриці густини атомних станів. Самоузгоджена система макроскопічних одночастинкових рівнянь для усереднених елементів матриці густини атомних станів разом із рівняннями Максвелла дозволяє описувати випромінювальні та поглинальні властивості системи і пояснити залежність оптичних властивостей від густини частинок у термінах далекодійної диполь-дипольної взаємодії між атомами.
У даній роботі запропонована можливість застосування інтегральних рівнянь, відповідних рівнянню Шредінгера, до знаходження радіальної складової хвильової функції квантової системи двох частинок та допустимих значень головного квантового числа системи. Актуальність роботи обумовлена необхідністю доповнення методики викладення такої важливої ключової задачі квантової механіки, як квантова теорія атома водню, яке полягає в розширенні сукупності методів знаходження розв’язків рівняння Шредінгера для атома водню та їх систематизації, що буде сприяти кращому розумінню даної теми. Запропонована послідовність викладення матеріалу враховує останні тенденції розвитку методів пошуку розв’язків стаціонарного рівняння Шредінгера в аналітичному вигляді, демонструє можливість знаходження енергетичного спектру квантової системи частинок за допомогою інтегральних рівнянь. Формулювання проблеми. Квантова теорія атома водню у підручниках та навчальних посібниках з фізики найчастіше викладають, спираючись на одночастинкове рівняння Шредінгера для електрону, переходячи до системи відліку пов’язаної з ядром атому, нехтуючи рухом ядра, або частину матеріалу викладають при розгляді руху електрону в центральному силовому полі. Для узагальнення методики викладання, краще одразу розглядати квантову систему двох частинок: електрону і ядра атома водню. Матеріали і методи. Головними методами вирішення поставленої проблеми є: засоби пошуку розв’язків звичайних, лінійних, диференціальних рівнянь у частинних похідних, теорія багатовимірних інтегральних рівнянь та теорія функцій Гріна. Результати. З’ясовано, що радіальні складові хвильових функцій атома водню, що визначають енергетичний спектр, можна отримувати без переходу до сферичної системи, що спрощує викладення матеріалу теми. Запропоновано узагальнення послідовності викладення матеріалу по квантовій теорії атома водню. Висновки. Запропоноване узагальнення методики знаходження розв’язків рівняння Шредінгера для атома водню дозволяє підсилити повноту викладення матеріалу теми «Квантова механіка», підвищує ступінь доказовості викладення матеріалу та сприяє його розумінню.
Запропоновано нову пастку для атомів і малих частинок, в основі якої – взаємодія атома з полем зустрічних імпульсів, що частково накладаються у часі. Суттєвою відмінністю від відомих аналогів є близька до адіабатичної взаємодія атома з полем, що дозволяє протягом того ж часу взаємодії передати атому значно більший імпульс і зменшити розмір пастки. Показано, що завдяки залежності світлового тиску від швидкості під час взаємодії з полем відбувається охолодження ансамблю атомів.
електричних системах. Дослідження показує, як явища тунелювання та квантування енергії, характерні для мікроскопічного світу, можуть проявлятися в макроскопічних електричних ланцюгах. У роботі розглядаються експерименти з надпровідними матеріалами, проведені за наднизьких температур. За допомогою високочутливого обладнання вдалося зафіксувати переходи між різними енергетичними станами системи, що підтверджує існування макроскопічних квантових ефектів. Отримані результати мають важливе значення для розвитку майбутніх технологій, зокрема — створення квантових комп'ютерів та нових типів електронних пристроїв. Дослідження допомагає краще зрозуміти, де проходить межа між квантовим і класичним світами, та яким чином квантові явища можуть виявляти себе у макроскопічних масштабах.
Розв’язується квантово-механічна задача про рух електрона в зовнішніх однорідних схрещених електричному та магнітному полях. Шляхом розв’язання рівняння Шредінгера знайдено вираз для хвильової функції електрона, що рухається в такій суперпозиції електромагнітних полів. Частина хвильової функції електрона, що описує його рух у площині, перпендикулярній до напрямку магнітного поля, виражається через відомі функції Ерміта. У напрямку магнітного поля електрон здійснює вільний рух. Крім того, в схрещених електричному та магнітному полях виникає дрейфовий рух електрона вздовж осі, нормальній до площини, утвореної векторами електричного та магнітного полів. Знайдено спектр можливих значень енергії електрона, який складається з чотирьох частин: квантованого спектра енергій у площині, перпендикулярній до магнітного поля, неперервного спектра енергій вздовж магнітного поля, енергії дрейфового руху, що визначається напруженостями електричного та магнітного полів, та потенціальної енергії електрона в зовнішньому електричному полі.
Математична модель взаємодії ядерних спінових магнітних моментів із зовнішнім стаціонарним магнітним полем за умови додаткової дії радіочастотного електромагнітного поля, яка побудована в цій роботі, є виразно і навмисне еклектичною. З одного боку вона класична, бо ґрунтується на класичних рівняннях Лармора та Блоха для руху магнітних моментів, використовує такі поняття як прецесія та нутація магнітних моментів. З іншого боку модель враховує деякі суто квантові властивості спінових магнітних моментів як-от дискретність та обмеженість їх проекцій на напрям зовнішнього магнітного поля, квантування модуля ядерного спінового моменту тощо. Така еклектичність моделі використана як методичний прийом викладання складного фізичного явища - ядерного магнітного резонансу (ЯМР). Ключові слова: спінові магнітні моменти, прецесія, нутація, ядерний магнітний резонанс, методичний прийом викладання. The mathematical model of interaction of nuclear spin magnetic moments with the external stationary magnetic field under condition of additional act by the radio frequency electromagnetic field, which is built in present paper, is distinctly and intentionally eclectic. It is classic in one hand being based on classic Lamoure’s and Bloch’s equations for the motion of magnetic moments, using such notions as precession and nutation of magnetic moments. In other hand this model takes into account some specific quantum properties of spin magnetic moments, such as discrete values and known limitation of their projections on the direction of the external magnetic field, quantum properties of the modules of nuclear spin moments and others like that. Such eclecticism of the model is used as a methodical reception for the learning of the difficult physical phenomenon - nuclear magnetic resonance. Key words: spin magnetic moments, precession, nutation, nuclear magnetic resonance, methodical reception of learning.
Розглянуто можливості уповільнення та прискорення імпульсів світла шляхом запису динамічних ґраток показника заломлення із когерентною по відношенню до сигнальної хвилею накачки. Проаналізовано різні варіанти реалізації нелінійної чотирихвильової взаємодії, які забезпечують стаціонарне або перехідне підсилення сигнальної хвилі і можуть бути використані для маніпулювання світловими імпульсами (двопучкова, трипучкова, чотирипучкова взаємодії; запис ґраток на пропускання або на відбиття; скалярні або векторні взаємодії). Показано, що поширення імпульсів світла із довжиною значно меншою за характерний час формування ґратки показника заломлення відбувається так само, як поширення оптичних провісників.