Спонтанно излъчване

От Уикипедия, свободната енциклопедия
Отидете на навигация Отидете на търсене

Спонтанно излъчване или спонтанно излъчване е процес на спонтанно излъчване на електромагнитно излъчване от квантови системи ( атоми , молекули ) при преминаването им от възбудено състояние в стабилно.

Спонтанно излъчване на фотон

Феноменологична дефиниция на Алберт Айнщайн

Честота на спонтанно електромагнитно излъчване се определя от разликата между енергиите на i -то и k -то ниво на системата:

Ако населението е на ниво с енергия е равно на , тогава мощността на спонтанното излъчване е равна на:

където Е вероятността за преход от i -то ниво към k -то ниво.

Обща вероятност за спонтанно излъчване:

Сила на осцилатора :

Постоянна ли е скоростта на спонтанна релаксация?

Скоростта на спонтанна релаксация, феноменологично въведена от Айнщайн, отдавна се смята за присъщо свойство на атомите (молекулите). В термодинамичното равновесие с околната среда един от най-важните признаци на това свойство е неговата необратимост. Тази характеристика се дължи на взаимодействието на атом (молекула) с безкраен брой режими на вакуумно състояние . Промяната в броя на режимите води до промяна в скоростта на спонтанна релаксация. За да постигнете това, можете да поставите атом в резонатор[1] .

Да разгледаме едноелектронен атом с две енергийни нива и разделени помежду си по стойност ... Среден квадрат на амплитудата на електрическото вакуумно поле равно на , където - податливостта на околната среда, - обемът на пространството, в което се разпространява радиацията. Енергията, която се излъчва в един режим е равна на , тук Е матричен елемент на електрическия дипол. Тази честота се нарича вакуумна честота на Раби.

Вероятност излъчване на фотон, известно като - Коефициентът на Айнщайн е равен на

тук броят на режимите в единичен честотен диапазон (плътност на режима).

Вероятността за намиране на атом във възбудено състояние в даден момент след вълнението му до ниво е равно на ...

Причина за спонтанно излъчване

Процесът на спонтанно излъчване не може да бъде обяснен от гледна точка на оригиналната версия на квантовата механика, където е имало квантуване на енергийните нива на атома, но не е имало квантуване на електромагнитното поле. Възбудените състояния на атомите са точни стационарни решения на уравнението на Шрьодингер . Така атомите трябва да останат във възбудено състояние за неопределено време. Причината за спонтанно излъчване е взаимодействието на атом с нулеви трептения на електромагнитното поле във вакуум. Състоянията на атома престават да бъдат стационарни в резултат на действието на компонента на нулевите вибрации с честота, равна на честотата на излъчения квант [2] .

Вижте също

Бележки (редактиране)

  1. от Serge, KLleppner, 1989 .
  2. А. Б. Мигдал , В. П. Крайнов. Глава 1. Оценки на размерите и модела. 4. Оценки в квантовата електродинамика. Нулеви трептения на електромагнитното поле // Приблизителни методи на квантовата механика. – Москва: Наука, 1966. – С. 47-50.

литература