Википедия

Спонтанное излучение: различия между версиями

Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Нет описания правки
вики-ссылка в заголовке, оформление, проверка орф. и пункт.
Строка 1:
{{ошибки}}
'''Спонтанное излучение''' или '''спонтанное испускание''' — процесс самопроизвольного испускания [[Электромагнитное излучение|электромагнитного излучения]] [[Квантовая система|квантовыми системами]] ([[атом]]ами, [[молекула]]ми) при их переходе из возбуждённого состояния в стабильное.
 
[[Файл:Spontaneous Emission ru.svg|thumb|310px| Спонтанное испускание фотона]]
 
== Феноменологическое определение [[Эйнштейн,Альберта Альберт|Эйнштейна]] ==
 
Частота спонтанного электромагнитного излучения <math>\nu_{ik}</math> определяется разностью энергий ''i''-го и ''k''-го уровней системы:
:<math>E_i - E_k = h \nu_{ik}</math>
Строка 19 ⟶ 17 :
 
== Скорость спонтанной релаксации постоянна? ==
Феноменологически введеннаявведённая [[Эйнштейн, Альберт|Эйнштейном]] скорость спонтанной релаксации долгое время считалась внутренним неотъемлемым свойством атомов (молекул). При термодинамическом равновесии с окружением одним из важнейших признаков этого свойства является его необратимость. Эта особенность обусловлена взаимодействием атома (молекулы) с бесконечным числом [[вакуумные состояния|мод вакуумного состояния]]. Изменение числа мод приводит к изменению скорости спонтанной релаксации. Чтобы этого добиться можно поместить атом в резонатор{{sfn|Serge|1989}}.
скорости спонтанной релаксации. Что бы этого добиться можно поместить атом в резонатор {{sfn|Serge|1989|}}.
 
Рассмотрим одноэлектронный атом, у которого два энергетических уровня <math> e </math> и <math>f</math>, разделенных между собой на величину <math>E_{e} - E_{f} = \hbar \omega</math>. Среднее квадратичное амплитуды электрического вакуумного поля <math>E_{vac}</math> равно
<math>[\hbar \omega / {2} \varepsilon_{0} V]^{1/2}</math>, где <math>\varepsilon_{0}</math> — восприимчивость среды, <math> V </math> — объём пространства, в котором распространяется излучение. Энергия, которая излучается в одну моду, равна <math>\Omega_{ef}=D_{ef}E_{vac}/\hbar</math>, здесь <math>D_{ef} </math> — матричный элемент электрического диполя. Эту частоту называют вакуумной Раби частотой.▼
<math> e </math> и <math>f</math>, разделенных между собой на величину <math>E_{e} - E_{f} = \hbar \omega</math>.
Среднее квадратичное амплитуды электрического вакуумного поля <math>E_{vac}</math> равно
<math>[\hbar \omega / {2} \varepsilon_{0} V]^{1/2}</math>, где <math>\varepsilon_{0}</math> - восприимчивость среды, <math> V </math> - объём пространства, в котором распространяется излучение.
▲Энергия, которая излучается в одну моду равна <math>\Omega_{ef}=D_{ef}E_{vac}/\hbar</math>, здесь <math>D_{ef} </math> матричный элемент электрического диполя. Эту частоту называют вакуумной Раби частотой.
 
Вероятность <math>\Gamma_{0}</math> излучения фотона, известная как <math> A </math> -— коэффициент Эйнштейна, равна
 
<math>\Gamma= 2\pi \Omega^{2}_{ef} \frac{\rho_{0}(\omega)}{3} = \frac{\omega^{3}}{3\pi\hbar c^{3}}\frac{|D_{ef}|^2}{\epsilon_{0}}</math>
здесь <math>\rho(\omega)</math> число мод в единичном частотном интервале (плотность мод).
 
Вероятность найти атом в возбужденном состоянии в момент времени <math>\tau</math> после его возбуждения на уровень <math> e </math> равна <math>P(\tau)=exp(-\Gamma_{0} \tau)</math>.
 
== Причина спонтанного излучения ==
Процесс спонтанного излучения невозможно объяснить с позиций первоначальной версии квантовой механики, где имело место квантование уровней энергии атома, но не было квантования электромагнитного поля. ВозбужденыеВозбуждённые состояния атомов представляют собой точные стационарные решения [[уравнение Шредингера|уравнения Шредингера]]. Таким образом, атомы должны оставаться неограниченно долго в возбужденном состоянии. Причиной спонтанного излучения является взаимодействие атома с [[нулевые колебания|нулевыми колебаниями]] электромагнитного поля в вакууме. Состояния атома перестают быть стационарными в результате воздействия составляющей нулевых колебаний с частотой, равной частоте испускаемого кванта.<ref>{{книга|автор=[[Мигдал, Аркадий Бейнусович|А. Б. Мигдал]], В. П. Крайнов Приближенные методы квантовой механики. М.: Наука, 1966, |часть=Глава 1. Размерные и модельные оценки. 4. Оценки в квантовой электродинамике. Нулевые колебания электромагнитного поля.|заглавие=Приближенные с.методы квантовой механики|место=Москва|издательство=Наука|год=1966|страницы=47-50}}</ref>.
 
== См. также ==
* [[Вынужденное излучение]]
 
{{== Примечания}} ==
{{примечания}}
 
== Литература ==
* {{Из|ФЭ|http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3838.html|заглавие=Спонтанное испускание}}
* {{ книга
|автор= Serge Haroche and Daniel KLleppner,
| издательство= Physics Today,
|заглавие = Cavity Quantum Electrodynamics
|год = January 1989,
|стрстраницы = 24
|ref = Serge
}}
Источник — https://ru.wikipedia.org/wiki/Спонтанное_излучение