Spontánna emisia

Z Wikipédie, voľnej encyklopédie
Prejsť na navigáciu Prejsť na vyhľadávanie

Spontánna emisia alebo spontánna emisia je proces spontánnej emisie elektromagnetického žiarenia kvantovými systémami ( atómami , molekulami ) pri ich prechode z excitovaného stavu do stabilného.

Spontánna emisia fotónu

Fenomenologická definícia Alberta Einsteina

Frekvencia spontánneho elektromagnetického žiarenia je určená rozdielom medzi energiami i- tej a k- tej úrovne systému:

Ak je populácia na úrovni s energiou rovná sa potom sa sila spontánnej emisie rovná:

kde Je pravdepodobnosť prechodu z i- tej úrovne na k -tu úroveň.

Celková pravdepodobnosť spontánnej emisie:

Sila oscilátora :

Je rýchlosť spontánnej relaxácie konštantná?

Rýchlosť spontánnej relaxácie, fenomenologicky zavedená Einsteinom, bola dlho považovaná za vnútornú inherentnú vlastnosť atómov (molekúl). V termodynamickej rovnováhe s prostredím je jedným z najdôležitejších znakov tejto vlastnosti jej nezvratnosť. Táto vlastnosť je spôsobená interakciou atómu (molekuly) s nekonečným počtom režimov vákuového stavu . Zmena počtu režimov vedie k zmene rýchlosti spontánnej relaxácie. Aby ste to dosiahli, môžete umiestniť atóm do rezonátora[1] .

Uvažujme jednoelektrónový atóm s dvoma energetickými úrovňami a rozdelené medzi sebou podľa hodnoty ... Stredná štvorec amplitúdy elektrického vákuového poľa rovná sa , kde - náchylnosť prostredia, - objem priestoru, v ktorom sa šíri žiarenie. Energia, ktorá je vyžiarená v jednom režime, sa rovná , tu Je maticovým prvkom elektrického dipólu. Táto frekvencia sa nazýva vákuová Rabiho frekvencia.

Pravdepodobnosť emisia fotónu, tzv - Einsteinov koeficient sa rovná

tu počet režimov v jednotkovom frekvenčnom rozsahu (hustota režimu).

Pravdepodobnosť nájdenia atómu v excitovanom stave naraz po jeho vzrušení na úroveň rovná sa ...

Príčina spontánnej emisie

Proces spontánnej emisie nie je možné vysvetliť z hľadiska pôvodnej verzie kvantovej mechaniky, kde dochádzalo ku kvantovaniu energetických hladín atómu, ale nedochádzalo ku kvantovaniu elektromagnetického poľa. Excitované stavy atómov sú presné stacionárne riešenia Schrödingerovej rovnice . Atómy teda musia zostať v excitovanom stave neobmedzene dlho. Príčinou spontánnej emisie je interakcia atómu s nulovým bodom kmitov elektromagnetického poľa vo vákuu. Stavy atómu prestávajú byť stacionárne v dôsledku pôsobenia zložky vibrácií nulového bodu s frekvenciou rovnou frekvencii emitovaného kvanta [2] .

pozri tiež

Poznámky (upraviť)

  1. Serge, KLleppner, 1989 .
  2. A. B. Migdal , V. P. Krainov. Kapitola 1. Rozmerové a modelové odhady. 4. Odhady v kvantovej elektrodynamike. Nulové kmity elektromagnetického poľa // Približné metódy kvantovej mechaniky. - Moskva: Nauka, 1966. - S. 47-50.

Literatúra