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 vik испускаемого фотона с
энергией и
вероятностью Аik, равной ср. числу фотонов, испускаемых
квантовой системой в единицу времени (см. Эйнштейна коэффициенты ).Если
населённость уровня равна Ni, то мощность С. и. (энергия фотонов, испускаемых
в 1 с) равна
; она определяет интенсивность С. и., к-рая остаётся постоянной при постоянстве
Ni. Если задана нач. населённость i-гo уровня Ni0,
а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. Ni 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 Аi, тем быстрее затухает со временем С. и.
и тем меньше время жизни
на уровне
Вероятность Aik С. и., являющаяся важнейшей характеристикой
квантового перехода, зависит от характеристики уровней, между к-рыми происходит
переход. Для диполъного излучения Aik 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 Аik 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).
Литература по спонтанному испусканию
Ахиезер А. излучения, Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 4 изд., М., 1981;
Джексон Д ж.. Классическая электродинамика, пер. с англ., М.. 1965.
Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
на более низкий
и характеризуется частотой vik испускаемого фотона с
энергией
и
вероятностью Аik, равной ср. числу фотонов, испускаемых
квантовой системой в единицу времени (см. Эйнштейна коэффициенты ).Если
населённость уровня
равна Ni, то мощность С. и. (энергия фотонов, испускаемых
в 1 с) равна
; она определяет интенсивность С. и., к-рая остаётся постоянной при постоянстве
Ni. Если задана нач. населённость i-гo уровня Ni0,
а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. Ni будет убывать со временем t по закону:
на все более низкие уровни энергии
.
Чем больше Аi, тем быстрее затухает со временем С. и.
и тем меньше время жизни
на уровне
, 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).
