го, светового излучения. Иными словами, уст­ройство должно излучать не просто световой луч, а луч только одной частоты, одной длины волны, например только красный (рис. 23). Проникновение в микромир, глубокое изу­чение строения вещества и квантовых взаимо­действий, разработка методов, как управлять поведением атомов и молекул,— все это позво­лило использовать сами атомы в качестве пере-

Рис. 23. Схема действия оптического генератора.

датчиков и приемников радиоволн. Этим зани­мается специальная отрасль радиотехники —квантовая электроника.

Одними из первых были применены в тех­нике молекулярные усилители и генераторы. Были построены генераторы с небывалой ста­бильностью частоты. Это не удивительно, ведь в качестве колебательной системы использо­вались молекулы вещества, колебательные свойства которых практически не зависят от времени.

Современные квантовые генераторы тео­ретически позволяют, например, создать часы с такой точностью хода, что ошибка не превы­сит одну секунду за многие тысячи лет. По­грешность уже созданных атомных часов равна одной секунде за триста лет. Без таких сверх­точных часов невозможны будут, например, космические полеты.

Огромную ценность для радиотехники пред­ставляют квантовые усилители ра­диочастотных колебаний. Они позволяют значи­тельно увеличить чувствительность приемных устройств (до сих пор ее ограничивали собствен­ные шумы приемного устройства). В этих уси­лителях атомы кристаллов, в которых проис­ходит взаимодействие с квантами, подвергнуты глубокому охлаждению (см. ст. «На подсту­пах к абсолютному нулю»). При температуре,

близкой к абсолютному нулю, собственные шу­мы в сантиметровом диапазоне волн ничтожны. Это и позволяет принимать сигналы, в сотни раз более слабые, чем с помощью обычных радио­приемников (рис. 24).

Квантово-механические приборы помогают радиотехнике осваивать все более и более ко­роткие волны. В одном из первых молекуляр­ных генераторов использовались молекулы ам­миака. Частота их собственных колебаний со­ответствует радиоволне длиной 1,25 см.

А сейчас квантовая электроника распола­гает устройствами, способными генерировать и усиливать радиоволны, длина которых доли микрона, т. е. генерировать и усиливать свет!

В обычных источниках света атомы возбуж­даются (их электроны переводятся на более вы­сокий энергетический уровень) за счет нагрева­ния (в лампах накаливания) или за счет газово­го разряда (в газоразрядных лампах). Поскольку возбужденное состояние, как правило, неустой­чиво, атомы излучают свет и возвращаются на первоначальный уровень, причем происходит это беспорядочно, неодновременно.

Колебания таких источников, как говорят, некогерентны.

Но переход электрона на нижний энергети­ческий уровень можно вызвать, искусственно воздействуя внешней силой — электромагнит­ной волной. Подобно тому как резонансный контур откликается только на ту частоту, на которую он настроен, так и энергетический переход электрона в атоме может произвести только та электромагнитная волна, энергия

Рис. 24. Схе­ма действия оптического усилителя.

кванта которой в точности соответствует раз­нице энергий между возможными энергетиче­скими уровнями электрона.

240