спонтанное испускание

СПОНТАННОЕ ИСПУСКАНИЕ (спонтанное излучение) - процесс самопроизвольного испускания эл--магн. излучения атомами и др. квантовыми системами, находящимися на возбуждённых уровнях энергии (см. Квантовый переход ).В отличие от вынужденного излучения, С. и. не зависит от воздействия на квантовую систему внеш. излучения, и его закономерности определяются исключительно свойствами самой системы (подобно др. типам спонтанных процессов - радиоакт. распаду, превращению молекул при мономолекулярных реакциях и др.).

С. и. возникает при спонтанном квантовом переходе возбуждённой системы с более высокого уровня энергии на более низкий и характеризуется частотой v_ik испускаемого фотона с энергией и вероятностью А_ik, равной ср. числу фотонов, испускаемых квантовой системой в единицу времени (см. Эйнштейна коэффициенты ).Если населённость уровня равна N_i, то мощность С. и. (энергия фотонов, испускаемых в 1 с) равна ; она определяет интенсивность С. и., к-рая остаётся постоянной при постоянстве N_i. Если задана нач. населённость i-гo уровня N_i0, а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. N_i будет убывать со временем t по закону:

где

- полная вероятность С. и. при переходах системы с уровня энергии на все более низкие уровни энергии. Чем больше А_i, тем быстрее затухает со временем С. и. и тем меньше время жизни на уровне

Вероятность A_ik С. и., являющаяся важнейшей характеристикой квантового перехода, зависит от характеристики уровней, между к-рыми происходит переход. Для диполъного излучения A_ik пропорциональна кубу частоты перехода и квадрату дипольного момента перехода; в видимой области спектра она ~10⁸ c^-1, что соответствует временам жизни возбуждённых уровней энергии ~10^-8 с. В спектроскопии часто пользуются вместо вероятностей А_ik безразмерными вероятностями , т. н. силами осцилляторов (А₀- вероятность, принятая за 1 и дающая такой же закон затухания С. и., как и для дипольного излучения упруго связанного электрона согласно классич. теории).

Лит. см. при ст. Излучение. М. А. Елъяшевич.

   <<      Предметный указатель      >>