El término defecto cuántico hace referencia a dos conceptos: pérdida de energía en láseres y niveles de energía en elementos alcalinos . Ambos tratan de sistemas cuánticos donde la materia interactúa con la luz.
En la ciencia del láser , el término " defecto cuántico " se refiere al hecho de que la energía de un fotón de bomba es generalmente mayor que la de un fotón de señal (fotón de la radiación de salida). La diferencia de energía se pierde en calor, lo que puede eliminar el exceso de entropía entregado por la bomba incoherente multimodo.
El defecto cuántico de un láser se puede definir como la parte de la energía del fotón bombeado que se pierde (no se convierte en fotones en la longitud de onda del láser) en el medio de ganancia durante el láser . [1] A una frecuencia dada de la bomba y una frecuencia dada del láser , el defecto cuántico . Semejante defecto cuántico tiene dimensiones de energía; Para un funcionamiento eficiente, la temperatura del medio de ganancia (medida en unidades de energía) debe ser pequeña en comparación con el defecto cuántico.
El defecto cuántico también se puede definir de la siguiente manera: a una determinada frecuencia de bomba y determinada frecuencia de emisión de láser , el defecto cuántico ; Según esta definición, el defecto cuántico no tiene dimensiones. [ cita necesaria ] A una frecuencia de bomba fija, cuanto mayor es el defecto cuántico, menor es el límite superior de la eficiencia energética.
El defecto cuántico de un átomo alcalino se refiere a una corrección de los niveles de energía predichos por el cálculo clásico de la función de onda del hidrógeno . Un modelo simple del potencial experimentado por el único electrón de valencia de un átomo alcalino es que el núcleo iónico actúa como una carga puntual con carga efectiva e y las funciones de onda son hidrogénicas . Sin embargo, la estructura del núcleo iónico altera el potencial en radios pequeños. [2]
El potencial 1/ r en el átomo de hidrógeno conduce a una energía de enlace de electrones dada por donde es la constante de Rydberg , la constante de Planck, la velocidad de la luz y el número cuántico principal .
Para los átomos alcalinos con un momento angular orbital pequeño , la función de onda del electrón de valencia no es despreciable en el núcleo iónico, donde el potencial de Coulomb apantallado con una carga efectiva de e ya no describe el potencial. El espectro todavía está bien descrito por la fórmula de Rydberg con un defecto cuántico dependiente del momento angular :
Los cambios más grandes ocurren cuando el momento angular orbital es igual a 0 (normalmente etiquetado como 's') y se muestran en la tabla para los metales alcalinos : [3]
