Испускание света

Спонтанное и вынужденное испускание, поглощение. Если данный атом в произвольный момент времени t находился в возбужденном энергетическом состоянии Е , то через интервал времени dt этот атом может либо остаться в том же состоянии, либо самопроизвольно (спонтанно) перейти в нижнее основное состояние с энергией El (рис. 15.1). При этом возникает фотон с энергией hv — = 2 — 1- Испускание подобного рода — испускание света атомами при их самопроизвольном переходе с возбужденных уровней на более низкие энергетические уровни — называется спонтанным испусканием (излучением). Поскольку спонтанный переход происходит независимо от действия внеш- [c.339]

Соотношение (16.7) справедливо для всех систем, для которых распределение по подуровням возбужденного состояния не зависит от частоты возбуждающего света и вообще от способа возбуждения. Кроме того, для выполнения соотношения (16.7) необходимо выполнение ряда дополнительных условий — отсутствие в системе поглощающих, но не люминесцирующих примесей, отсутствие невозбуждающего поглощения и т. д. Следует отметить, что соотношение (16.7) применимо не только для электронно-колебательных спектров сложных молекул, но и для любых других систем, состоящих из двух подсистем быстрой и медленной. Необходимо только, чтобы время перераспределения энергии внутри медленной подсистемы значительно превосходило длительность возбужденного состояния быстрой подсистемы, как это имеет место у сложных молекул, где рассматриваются переходы между колебательными подуровнями нижнего и первого возбужденного электронных состояний. В сложных молекулах между актами поглощения и испускания света происходит довольно быстрое перераспределение энергии по колебательным степеням свободы, в результате чего перед актом испускания устанавливается равновесное (температурное) распределение по колебательным уровням возбужденной молекулы. В то же время подобное равновесие электронных состояний не имеет места — в возбужденном электронном состоянии имеется значительный избыток молекул. [c.368]

Наряду с теми трудностями, к которым приводила электронная теория Лорентца, опиравшаяся на представление о неподвижном эфире, выяснились и другие затруднения этой теории. Она оставляла неразъясненными многие особенности явлений, касающихся взаимодействия света и вещества. В частности, не получил удовлетворительного разрешения вопрос о распределении энергии по длинам волн в излучении накаленного черного тела. Накопившиеся затруднения вынудили Планка сформулировать теорию квантов (1900 г.), которая переносит идею прерывности (дискретности), заимствованную из учения о молекулярном строении вещества, на электромагнитные процессы, в том числе и на процесс испускания света. Теория квантов устранила затруднения в вопросах излучения света нагретыми телами она по-новому поставила всю проблему взаимодействия света и вещества, понимание которой невозможно без квантовой интерпретации. Целый ряд оптических явлений, в частности фотоэлектрический эффект и вопросы рассеяния света, выдвинул на первый план корпускулярные особенности света. Процесс развития теории квантов, ставшей основой современного учения о строении атомов и молекул, продолжается и ныне. [c.24]

Мы можем прийти к только что полученному выводу и с помощью элементарных соображений о процессе испускания света атомами среды, аналогичных изложенным в 14. Свет, посылаемый каким-либо атомом, представляет собой поляризованный свет, однако излучение разных атомов поляризовано по-разному. Поэтому наблюдаемое нами излучение очень большого числа атомов содержит в себе колебания со всеми возможными направлениями, т. е. [c.87]

Ф2 (О определяются свойствами источников 51, 5а и для теоретического расчета необходимы определенные предположения о процессе испускания света. Примем следующую простую схему для этого процесса точечный источник испускает последовательность волновых цугов с равными длительностями Т и равными амплитудами а, а фазы различных цугов принимают совершенно случайные, независимые друг от друга значения. [c.97]

Переходы последнего типа сопровождаются, как уже отмечалось, испусканием света, и они изменяют показатель преломления в противоположном направлении по сравнению с поглощением. Это обстоятельство найдет отражение в формулах, если силам осцилляторов, связанным с излучательными переходами, приписать противоположный, т. е. отрицательный знак. [c.561]

В рамках представлений, лежащих в основе теории Бора, явление испускания света отдельным атомом происходит в результате перехода из одного стационарного состояния в другое, причем предполагается, что такой переход происходит практически мгновенно. С этой точки зрения постепенное ослабление свечения означает, что возбужденный атом может оставаться некоторое время в состоянии возбуждения, пока не произойдет акт перехода в другое стационарное состояние, сопровождающийся излучением. Сам переход происходит мгновенно, но время пребывания атома в возбужденном состоянии может быть более или менее длительным. [c.729]

Явление испускания света имеет характер статистического процесса, подобно явлению радиоактивного распада. Каждый возбужденный атом характеризуется определенной вероятностью испускания а, не зависящей от того, сколько времени он пробыл в возбужденном состоянии. В этом случае изменение числа возбужденных атомов с течением времени должно происходить по закону [c.729]

В 1916 г. в связи с анализом проблемы равновесного теплового излучения Эйнштейн дополнил квантовую теорию Бора количественным описанием процессов поглощения и испускания света. Новые понятия и представления, введенные Эйнштейном, полностью сохранили свое значение до наших дней и служат основой теоретического анализа большинства вопросов, касающихся интенсивности линий испускания и поглощения. [c.730]

НИ было дальнейших воздействий, он тем не менее будет испытывать переход в одно из состояний (л), обладающее меньшей энергией Еп, и при этом будет испущен фотон с частотой <о = ( — Еп)/Н. Такой процесс называется самопроизвольным или спонтанным испусканием света, а соответствующие переходы атома — спонтанными переходами. [c.732]

В большинстве опытов, обсуждавшихся выше в связи с экспериментальным обоснованием теории Бора, мы имели дело именно со спонтанным испусканием света. Таково положение и во многих современных источниках — электрических дугах, пламенах, газоразрядных лампах и т. п. ). Направим свет от источника в спектральный аппарат и измерим интенсивность спектральной линии, отвечающей переходу т -> п. Из геометрических условий опыта легко рассчитать ту часть общей мощности которая попадает [c.733]

L (см. рис. 39.10), служащей осью узкого пустотного канала в однородном прозрачном веществе с показателем преломления п. Каждая точка линии OL, последовательно занимаемая движущимся электроном, является центром испускания света, но с запозданием, определяемым величиной X = а/и, где а — расстояние между двумя рассматриваемыми положениями электрона. Для того чтобы все волны, исходящие из этих последовательных положений, усиливались в результате взаимной интерференции, необходимо, чтобы разность фаз между ними была равна нулю при любом значении а. Из рис. 39.10 нетрудно увидеть, что это будет иметь место для направления, составляющего угол б с направлением движения электрона, причем 6 определяется из условия [c.763]

Явление испускания света возбужденным атомом есть статистический процесс. Эго значит, что число атомов, излучающих за время dt, пропорционально этому времени (dt) и числу наличных возбужденных атомов п. Коэффициент пропорциональности а называется вероятностью процесса. [c.903]

Свет, испускаемый каким-либо отдельно взятым элементарным излучателем (атомом, молекулой), в каждом акте излучения всегда поляризован. Но макроскопические источники света состоят из огромного числа таких частиц — излучателей, а пространственная ориентация векторов электрического и магнитного по ей, а также моменты актов испускания света отдельными частицами в большинстве случаев распределены хаотически. Поэтому в общем излучении направление векторов электрического и магнитного полей непредсказуемо. Подобное излучение называется неполяризованным, или естественным светом. [c.8]

Излучение света твердыми телами, находящимися в возбужденном состоянии, обнаружено улсе давно. Так, в 1907 г. Раунд наблюдал испускание света карбидом кремния, обусловленное рекомбинацией электронов и дырок. Свечение в точке контакта металлического острия с кристаллом карбида кремния обнаружил советский физик О. В. Лосев (1923) при исследовании свойств кристаллических детекторов. [c.313]

Эйнштейн дополнил квантовую теорию Бора количественным описанием процессов поглощения п испускания света. [c.142]

Если атом находится в возбужденном состоянии 2 и не испытывает внешних воздействий, то он может самопроизвольно (спонтанно) перейти в состояние 1, обладающее меньшей энергией, отдавая при этом избыток энергии 2— 1 в виде излучения (см. рис. 24.6). Такой процесс называется спонтанным испусканием света. Характеристикой этого процесса является вероятность Ап спонтанного перехода 2—в единицу времени. Величина А21 называется также коэффициентом Эйнштейна для спонтанного перехода. [c.142]

Теория атома водорода была развита Бором. Рассмотрим, следуя Бору, водородоподобную систему, состоящую из ядра с зарядом Хе (для водорода Х= ) и движущегося вокруг него по круговой орбите электрона. Заметим, что с точки зрения классической теории такая система является неустойчивой, так как движение электрона по круговой орбите должно сопровождаться испусканием света. При этом энергия атомной системы уменьшается. Вместе с тем уменьшается и радиус орбиты, а также сокращается период обращения. Частота обращения и частота испускания непрерывно растут. Электрон, постоянно приближаясь к ядру, должен упасть на него, после чего атом прекратит свое существование. Итак, по законам классической электродинамики атом должен быть неустойчив и в течение своего существования должен испускать непрерывный спектр, что противоречит опыту. [c.231]

Универсальное соотношение Степанова. На основании изложенного и с учетом многочисленных экспериментальных фактов, в частности независимости контура полосы флуоресценции от частоты возбуждающего света, можно утверждать, что у сложных молекул между актами поглощения и испускания света происходит очень быстрое перераспределение энергии по колебательным степеням свободы. Поэтому перед актом испускания устанавливается температурное равновесие по колебательным уровням возбужденной молекулы. Однако полное равновесие в системе отсутствует, так как в возбужденном электронном состоянии имеется значительный избыток молекул. [c.254]

Время Хе носит название естественного времени жизни возбужденного состояния, или просто длительности возбужденного состояния. Слово естественный озр. ача-ет, что уменьшение числа возбужденных частиц связано с естественной причиной — неизбежным существованием спонтанных переходов с испусканием света. [c.260]

Аналогично число переходов dn с испусканием света определяется выражением [c.270]

До сих пор мы рассматривали процессы поглощения и испускания света, происходящие под действием обычных источников излучения, т. е. процессы, в элементарном акте которых поглощается или испускается один фотон. Однако эти процессы не являются единственно возможными. Известны и многофотонные процессы, когда в одном элементарном акте одновременно поглощаются или испускаются два и более квантов света. Теоретические предпосылки физики многофотонных процессов были заложены еще в 30-х гг. XX в., в период создания квантовой электродинамики. [c.310]

Фермионы и бозоны вынужденное испускание света и бозонный характер статистики фотонов. По своим статистическим свойствам, т. е. по характеру поведения в коллективе себе подобных, все частицы разделяются на две группы фермионы и бозоны. [c.80]

Рис. 8.1, б иллюстрирует другой механизм люминесценции. При возбуждении центр люминесценции совершает переход 1- 3. Затем он безызлучательно переходит на уровень 2, передавая энергию другим частицам или расходуя ее на рождение фононов. Испускание света происходит на переходе 2 1. Это есть спонтанная люминесценция (название не вполне удачное, поскольку любая люминесценция связана, как мы уже отмечали, со спонтанным испусканием света). [c.187]

Испускание света. Рассмотрение вероятности однофотонного процесса с испусканием 1-фотона выполняется аналогичным образом. При этом используется слагаемое [c.262]

Следует иметь в виду следующее принципиальное различие между явлениями поглощения и испускания света, с одной стороны, и рассеянием — с другой. В актах поглощения или излучения света участвует один фотон, который или поглощается, или излучается. Это процессы первого порядка. Рассеяние света является процессом второго [c.108]

Зеркальная симметрия спектров поглощения и люминесценции означает, что для данного вещества отношение квантовой излучательной способности к его поглощательной способности для симметричных частот — величина постоянная на протяжении всего спектра. Это указывает на тесную связь между процессами поглощения и испускания света в сложных молекулах. [c.198]

Формула Нина (8.6), безусловно, справедлива, так как она была получена исходя из самых общих соображений и законов термодинамики . Она оказалась очень полезной при рассмотрении различных проблем, но для конкретизации вида функции F v/T) было необходимо сделать какие-то предположения о механизме испускания света. Однако вскоре выяснилось, что Fi e попытки решения этой задачи в рамках классической физики не приводят li согласию теории и эксперимента. В последующем изложении (см. 8.3) мы подробно продискутируем вопрос о том, сколь кардинально должен быть изменен подход к решению этой задачи для того, чтобы такое согласие оказалось возможным. [c.405]

Релятивистское смещение Доплера. Протоны ускоряются напряжр- нием в 20 кВ, после чего они движутся с постоянной скоростью в области, где происходит их нейтрализация, приводящая к образованию атомов водорода и сопровождающаяся испусканием света. Спектральная линия (А. = = 4861,ЗЗА для покоящегося атома 1 А = 10 см) наблюдается с помощьЮ спектрометра. Оптическая ось спектрометра параллельна направлению двии<е-ния ионов. В спектре наблюдается смещение Доплера из-за движения ионоа в Т0)М же направлении, в котором происходит испускание света. В приборе-имеется также зеркало, установленное так, чтобы в поле зрения на этот спектр налагался спектр света, испускаемого в противоположном направлении. [c.364]

Количественная теория р-распада, с использованием рассмотренных закономерностей, впервые была построена Э. Ферми по аналогии с квантовой теорией испускания света возбужденным атомом. Электрон (позитрон) и антинейтрино (не[ггрнно) в этой теории считаются рождающимися в момент самого акта [5-распада. Нуклоны же рассматриваются как источники только электронно-антинейтринного (позитронно-нейтринного) поля (о существовании мезонов тогда еще ничего не было известно). [c.243]

Нетрудно понять физическую причину немонохроматичности реального нелазерного излучения, а следовательно, и некогерент-ности волн, испускаемых двумя независимыми источниками света. Действительно, испускание света происходит вследствие атомных процессов, и в двух самостоятельных источниках света мы будем [c.69]

Световое давление не единственный механический эффект действия света. Если облучить тело эллиптически поляризованным светом, то у тела возникнет вращающий механический момент. Например, если кристалл преобразует циркулярно поляризованный свет в линейно поляризованный, то на этот кристалл должен действовать вращающий момент. Это явление впервые (1898) было теоретически предсказано Садовским и получило название эффекта Садовского. Экспериментально этот эффект был подтвержден в 1935—1936 гг. Бетом. Величина эффекта очень мала. Так, для поляризованного по кругу видимого света (г = 410 с >), по интенсивности равного интенсивности прямых солнечных лучей, нраш.ающий момент Л1 = = 3-10 ° дин-см = 3-10—Н-м. Для сантиметровых волн (v=10 ) Л1=10 дине,м= 10 Н-м при интенсивности, равной 1 Вт/см . Большую роль эффект Садовского играет в процессах поглощения п испускания света ато.чам] н молекулами, где его существование в значительной степени определяет правила отбора. [c.182]

Переход молекулы в электронное возбужденное еостояние может происходить различными путями. Возбуждение наступает в результате столкновения молекулы с быстроко-леблющпмися частицами, получившими энергию в результате общего нагревания тела, при поглощении кванта видимого или ультрафиолетового света, при соударении с электронами и иными быстродвижущимися заряженными частицами, а также в ряде других случаев. Возбужденные частицы обычно быстро (за время, из.черяемое миллиардными долями секунды) теряют свою избыточную энергию и переходят в основное невозбужденное состояние. Такой переход может совершиться безызлучательным путем, когда энергия передается окружающим частицам в виде тепла, или с испусканием света. Явление испускания света веществом при его возбуждении различными внешними воздействиями называется люминесценцией. [c.246]

В разработку вопросов, связанных с поглощением н испусканием света веществом, больщой вклад внес Эйн-щтейн (1916). Введя статистические понятия в квантовую теорию излучения и применив принцип детального [c.267]

Отметим, что многие вопросу физики взаимодействия света с веществом удается достаточно глубоко проанализировать на основе полуклассического подхода. В качестве примера укажем вынужденное испускание света, резонансную флуоресценцию, нелинейно-оптические явления. Даже такое сугубо квантовое явление, как фотоэффект, можно, оказывается, неплохо описать на полуклассическом уровне. В связи с 9ТИМ иногда высказывается мнение, что при рассмотрении взаимодействия света с веществом квантование светового поля, по сути дела, не обязательно — достаточно проквантовать только вещество. Такую точку зрения надо признать слишком категоричной. Отдавая должное большим возможностям полуклассического подхода, не следует их переоценивать. По самой своей сути этот подход внутренне непоследователен— вещество и поле рассматривают здесь на разных уровнях. Ясно, что наиболее последовательным и глубоким с физической точки зрения является подход, при котором квантуются как вещество, так и излучение. Именно при таком подходе можно наиболее глубоко исследовать физическую природу света, а значит, и физику процессов взаимодействия света е веществом. [c.4]

Богатый экспериментальный материал по атомным спектрам, накопленный к началу XX в., не имел теоретического обоснования. Почему спектры атомов линейчатые Чем объясняются наблюдаемые закономерности в структуре серий спектральных линий Как устроен атом и как связаны с его строением закономерности в спектре На все эти вопросы в то время ответа не было. Не был известен физический механизм испускания света атомом. Было неясно, в частности, что же именно испускает отдельный атом сразу все линии в спектре данного элемента или только одну линию из спектра. Первой точки зрения придерживался, например, Кайзер. Вторая была высказана в 1907 г. Конвеем, который полагал, [c.61]

Спонтанное и вынужденное испускание света (излучение люминесценции и лазерное излучение). Люминесцентное излучение образуется в результате спонтанных переходов центров люминесценции из возбужденных состояний в невозбужденные (или менее возбужденные). Иначе говоря, заключительный этап люминесценции связан с процессами спонтанного испускания сзета. [c.186]

При рассмотрении, например, поглощения и испускания света в первом порядке следует использовать только оператор hi. Однако если поглощение и испускание света в первом порядке запрещено, то следует обратиться к двухфотон-иым процессам и тогда при рассмотрении поглощения и испускания света надо использовать оба оператора hi и hj. При рассмотрении рассеяния света в первом порядке [c.260]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...