جستجو در سایت :   

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک 

گرایش : فیزیک

عنوان : رهیافت کوانتومی به اثر فارادی و دوفامی دایروی نانو ساختارها

دانشکده فیزیک

گروه فیزیک

رهیافت کوانتومی به اثر فارادی و دوفامی دایروی نانو ساختارها

اساتید راهنما :

دکتر حسین عشقی

دکتر میر فائز میری

پایان نامه ارشد جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

موادی که صفحه قطبش نور قطبیده خطی فرودی را می چرخانند، مواد فعال اپتیکی نامیده می شوند. ما در این رساله نتایج بارون و آتکینز برای توجیه این پدیده را بازآفرینی می کنیم. ویژگی اصلی این روش، کوانتش هر دو سیستم میدان الکترومغناطیسی و اتم می باشد. ما همچنین مروری بر پدیده ابرتابش         می کنیم. این اثر دسته جمعی که مجموعه  اتم، تابشی شدیدتر از  برابر تابش یک اتم دارند، شاید به حوزه فعالیت اپتیکی هم قابل تعمیم باشد.

کلمات کلیدی: کوانتش، میدان الکترومغناطیسی، اتم، ابرتابش، فعالیت اپتیکی

   فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه                                                                                                        1

      1-1.چرخش اپتیکی و دوفامی دایروی ……………………………………………………….3

      1-2.چرخش فارادی ………………………………………………………………………………………..8

      1-3.مطالعه فعالیت اپتیکی با فرض کوانتش ماده و کلاسیک بودن نور …………………………………………12

      1-4.لزوم کوانتش میدان الکترومغناطیس ……………………………………………………………….17

      1-5.پایان نامه …………………………………………………………………………………………….19

فصل دوم: کوانتش میدان الکترومغناطیسی                                                                        21

      2-1.مقدمه …………………………………………………………………………………………………..23

      2-2.نظریه پتانسیل برای میدان الکترومغناطیسی کلاسیکی …………………………………………23  

      2-3.پیمانه کولن …………………………………………………………………………………………25

      2-4.میدان کلاسیکی آزاد ……………………………………………………………………………….25

      2-5.نوسانگر هارمونیک مکانیک کوانتومی ………………………………………………29

      2-6.کوانتش میدان …………………………………………………………………….31

فصل سوم: پدیده چرخش اپتیکی: رهیافت نظریه میدان کوانتومی الکترومغناطیسی                      35

      3-1.مقدمه …………………………………………………………………………………37

      3-2.ماتریس پراکندگی …………………………………………………………39

      3-3.هامیلتونی برهم کنش ………………………………………………………..40

      3-4.چرخش اپتیکی ………………………………………………………………………..47

فصل چهارم: حالت های اتمی جمعی و متغیرهای دینامیکی جمعی                                          77

    4-1.اثرات جمعی ……………………………………………………………………………79

         4-1-1.حالت های دیکی ………………………………………………………….86

         4-1-2.تبهگنی حالت های دیکی ………………………………………………………..99

    4-2.تابش اتمی دسته جمعی ……………………………………………………101

 :دانلود فایل متن کامل پایان نامه در سایت sabzfile.com

         4-2-1.ابرتابش دیکی …………………………………………………………………101

         4-2-2.تابش دسته جمعی در حالت حاصلضربی اتمی ……………………………….105

         4-2-3.تحول زمانی ابرتابش ……………………………………109

جمع بندی و کارهای پیش رو                                                                                      113

منابع                                                                                                                    115              

 

فصل اول

 مقدمه

 1-1.چرخش اپتیکی و دوفامی دایروی

به پدیده چرخش صفحه قطبش نور قطبیده تخت در اثر عبور از محیط، فعالیت اپتیکی گفته می گردد. هرگاه یک باریکه نور قطبیده خطی از یک محیط فعال اپتیکی مطابق شکل زیر عبور کند، صفحه قطبش نور عیان شده با زاویه ای متناسب با طول مسیر نور چرخش می یابد [8].

(1-1)  

  شکل (1-1) چرخش چپگرد سطح قطبش توسط یک محیط فعال اپتیکی [8].

فعالیت اپتیکی بلور کوارتز برای اولین بار توسط آراگو[1] (1811) نظاره گردید. آزمایش های پیرو توسط بیو[2] (1812) انجام گردید که دو اثر متمایز را کشف نمود: 1- چرخش اپتیکی، که چرخش سطح قطبش باریکه نور قطبیده خطی می باشد. 2- پاشندگی چرخش اپتیکی، که چرخش نابرابر صفحه قطبش طول موج های متفاوت نور می باشد.

مواد فعال اپتیکی را از لحاظ چرخش صفحه قطبش نور فرودی به دو دسته تقسیم می نمایند. اگر صفحه قطبش به صورت ساعتگرد بچرخد، ماده را راستگرد و اگر چرخش صفحه قطبش پادساعتگرد باشد، ماده را چپگرد می نامند. به عنوان مثال سدیم کلراید، سولفور جیوه و انواع به خصوصی از قندها نمونه هایی از مواد فعال اپتیکی محسوب می شوند. اگرچه کوارتز مذاب از لحاظ اپتیکی همسانگرد می باشد، بلور کوارتز علاوه بر فعال اپتیکی بودن دارای خاصیت شکست دوگانه نیز می باشد. بلور کوارتز به دو صورت راستگرد و چپگرد موجود می باشد. جدول (1-1) توان چرخشی خاص دو نوع بلور کوارتز را به ازای طول موج های مختلف برای نور انتشار یافته در راستای محور اپتیکی نشان می دهد.

جدول (1-1) توان چرخشی کوارتز [8].

توان چرخشی خاص

(درجه/ میلی متر)

طول موج

(آنگسترم)

49 4000
37 4500
31 5000
26 5500
22 14700
17 6500

 

از جدول بالا واضح می باشد که اندازه فعالیت اپتیکی کوارتز برحسب طول موج تغییر می کند. به این تغییر توان چرخشی برحسب طول موج، پاشندگی چرخشی گفته می گردد [8].

منشا فعالیت اپتیکی طبیعی، ساختار بلوری یا ساختار مولکولی کایرال می باشد. اگر ساختار غیرمنطبق با تصویر آینه ای خود باشد فعالیت اپتیکی ممکن می باشد رخ دهد [7].

در حوزه الکترومغناطیس کلاسیک، فعالیت اپتیکی را می توان براساس مدل ساده و زیبای فرنل تبیین داد. کافی می باشد فرض کنیم که سرعت انتشار نور قطبیده دایروی راست، متفاوت با سرعت انتشار نور قطبیده دایروی چپ در محیط می باشد [8]. برای اظهار این موضوع، بهره گیری از بردار جونز مناسب می باشد. فرض می کنیم که  و  به ترتیب ضریب شکست محیط برای نور قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد با فرکانس  را نشان دهند.  و  می گیریم. بردار جونز موجهای راستگرد و چپگرد عبارتند از: 

(1-2)  

با فرض اینکه باریکه نور فرودی قطبیده خطی و قطبش اولیه در راستای افقی می باشد، می توان بردار جونز اولیه را برحسب دو بردار جونز بالا نوشت:

(1-3)  

بردار جونز نور پس از طی مسافت  از محیط عبارت می باشد از:

 
(1-4)  

با معرفی دو کمیت و

(1-5)  
(1-6)  

بردار جونز بصورت زیر نوشته می گردد:

 
(1-7)  

ارتباط (1-7) نشان دهنده چرخش راستای قطبش نور به اندازه θ نسبت به راستای اولیه آن می باشد. به این ترتیب می توان نوشت:

(1-8)  

 طول موج نور در خلا می باشد. خاطر نشان می گردد که ضرایب شکست  و  هر یک تابعی از طول موج نیز می باشند. به عنوان مثال ضرایب شکست  و  برای انتشار نور در راستای محور اپتیکی کوارتز در جدول (1-2) آورده شده می باشد:

 

جدول (1-2) ضرایب شکست نور دایروی چپگرد و راستگرد در کوارتز. این مقادیر مربوط به کوارتز راستگرد بوده و برای کوارتز چپگرد، مقادیر بالا معکوس می شوند [8].

       
00011/0 55821/1 55810/1 3960
00007/0 54427/1 54420/1 5890
00006/0 53920/1 53914/1 7600

پدیده دیگری که در مواد فعال اپتیکی نظاره می گردد، دوفامی دایروی[3] می باشد. مواد دوفام دایره ای، نورهای قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد را به اندازه متفاوتی جذب می کنند [11]. بزرگی دوفامی دایروی از تفاضل ضرایب جذب نور قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد بدست  می آید:

(1-9)  

شکل (1-2) به عنوان مثال طیف دوفامی دایروی یک پلی پپتید با آرایش مارپیچ-α و   صفحه-β را نشان می دهد.

شکل (1-2) طیف دوفامی دایروی یک پلی پپتید با آرایش مارپیچ-α و صفحه-β [11].

1-2.چرخش فارادی

هرگاه یک دی الکتریک ایزوتروپیک در میدان مغناطیسی قرار داده گردد و یک باریکه نور قطبیده خطی از آن در راستای میدان عبور داده گردد، آنگاه شاهد چرخش صفحه قطبش نور خواهیم بود. به بیانی دیگر حضور میدان سبب فعالیت اپتیکی ماده می گردد [8]. این پدیده در سال 1845 توسط مایکل فارادی[4] کشف گردید.  اندازه چرخش صفحه قطبش نور متناسب با اندازه میدان مغناطیسی  و طول مسیر حرکت نور در محیط  می باشد، یعنی

(1-10)  

 معروف به ثابت وردت[5] می باشد.  مشخصه ماده می باشد. به عنوان مثال مقادیر ثابت وردت چند نمونه در نور زرد با طول موج 5890 آنگسترم در جدول (1-3) آورده شده می باشد:

 

جدول (1-3) مقادیر ثابت وردت برای چند ماده [8].

 (Minutes of Angle/per Oe/cm) ماده
0009/0 فلوریت
012/0 الماس
050/0- 030/0 چخماق
036/0 سدیم کلراید

در حوزه فیزیک کلاسیک به مقصود تبیین اثر فارادی، بایستی معادله حرکت الکترون های مقید در حضور میدان مغناطیسی خارجی  و میدان الکتریکی نوسانی  نور را مطالعه نمود. معادله دیفرانسیل حرکت الکترون عبارت می باشد از:

(1-11)                                            

در این معادله  مکان الکترون از نقطه تعادل آن،  ثابت فنر معادل،  جرم الکترون و  بار الکترون می باشد. به مقصود ساده سازی محاسبات از نیروی کوچک حاصل از میدان مغناطیسی نور و نیز اثرات میرایی صرف نظر شده می باشد. با فرض اینکه میدان  بستگی زمانی  دارد،  نیز دارای بستگی زمانی هارمونیک مشابه می باشد. پس می توان نوشت:

(1-12)    

قطبش محیط  می باشد. در اینجا  تعداد الکترون در واحد حجم محیط می باشد. پس ارتباط (1-12) را می توان بصورت زیر بازنویسی نمود:

(1-13)  

ارتباط برداری (1-13) معادل سه معادله برای مولفه های ، ،  بردار قطبش می باشد. با حل معادله می بینیم که هر مولفه  بصورت خطی به میدان  بستگی دارد. به بیانی دیگر

(1-14)  

که  تانسور پذیرفتاری می باشد. از حل معادله (1-13) داریم:

(1-15)  

به طوری که

 

(1-16)

 

  فرکانس تشدید و  فرکانس سیکلوترون می باشد.

برای اینکه نشان دهیم ، تانسور پذیرفتاری محیط فعال اپتیکی می باشد، کافی می باشد معادله موج را حل کنیم. فرض می کنیم راستای انتشار نور، راستای  می باشد. معادله موج در حوزه فوریه عبارت می باشد از

(1-17)  

برحسب مولفه های  داریم:

(1-18)

(1-19)

(1-20)

 

از ارتباط (1-20) خواهیم داشت: . از روابط (1-18) و (1-19) شرط غیر صفر بودن  و  را می توان نوشت:

که حل آن عبارت می باشد از

(1-21)  

با جایگذاری k از ارتباط (1-21) در ارتباط (1-18) یا (1-19) خواهیم داشت:

(1-22)  

پس نتیجه می گیریم دو مقدار بدست آمده برای k از ارتباط (1-21) متناظر با نور قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد می باشند. پس به ترتیب ضرایب شکست مربوط به نور قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد را می توان بصورت زیر نوشت:

(1-23)  
 (1-24)  

تفاضل  و  را می گردد نوشت:

تعداد صفحه :127

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد :ساخت و مشخصه یابی سلول های خورشیدی حساس شده با نقاط کوانتومی کادمیم سولفید
دسته‌ها: فیزیک