Излучение вынужденное (индуцированное) спонтанное

К равенству единице отношения излучательной способности к поглощательной только в условиях черного тела, т. е. при равенстве излучательно-поглощательных условий. Второе определение утверждает, что полное поглощение — это индуцированное поглощение минус вынужденное излучение, т. е. вынужденное излучение рассматривается как отрицательное поглощение. Полное излучение — это просто спонтанное излучение. Это второе определение, по-видимому, справедливо для любых условий теплового излучения независимо от того, существует или не существует равновесие. Кроме того, второе определение лучше соответствует экспериментальному определению поглощения. Экспериментально нет возможности отделить индуцированное поглощение от вынужденного излучения. [c.326]

Переход квантовой системы из возбужденного состояния в основное может быть осуществлен как самопроизвольно, так и под влиянием внешних воздействий. В первом случае переход называют спонтанным, во втором — индуцированным (или вынужденным). Вынужденные переходы могут происходить, например, под действием фотонов, энергия которых hv—E —Ei (здесь 2 —энергия возбужденного состояния, Е[ — энергия основного состояния). Как спонтанные, так и индуцированные переходы могут быть излучательными. Излучение, возникающее при спонтанных переходах, называют спонтанным, а при вынужденных — индуцированным (или вынужденным). [c.316]

Уравнение переноса излучения. Это уравнение с учетом спонтанного и вынужденного (индуцированного) излучения и рассеяния по направлениям имеет вид (3-18) [c.339]

М. п. составляют физ. основу широкого круга разнообразных эффектов, проявляющихся в изменении характеристик эл.-магн. излучения, а также свойств и состояния вещества. К ним относятся многофотонное поглощение и испускание, многофотонная ионизация атомов и молекул, многофотонный фотоэффект, широкий класс процессов рассеяния света и т. п. Каждый фотон, возникающий при М. п., может испускаться либо спонтанно, либо под действием внеш. излучения. В соответствии с этим М. п. делятся на спонтанные и вынужденные (индуцированные), такие, как спонтанное и вынужденное рассеяние света, спонтанное и вынужденное многофотонное излучение (см. также Комбинационное рассеяние света, Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). [c.167]

Если атому, находящемуся на основном уровне ео, сообщить энергию, он может перейти на один из возбужденных уровней. Наоборот, возбужденный атом может самопроизвольно (спонтанно) перейти на один из нижележащих уровней, испустив при этом определенную порцию энергии в виде кванта света (фотона). Именно такие спонтанные процессы излучения и происходят в нагретых телах. Нагрев переводит часть атомов в возбужденное состояние и при переходе в нижние состояния они излучают свет. Это излучение атомов происходит независимо друг от друга. Кванты света хаотически испускаются атомами в виде так называемых волновых цугов, которые не согласованы друг с другом во времени и имеют различную фазу. Поэтому спонтанное излучение некогерентно. Кроме спонтанного излучения возбужденного атома существует индуцированное (вынужденное) излучение, когда атомы начинают [c.201]

Если атом находится в верхнем энергетическом состоянии, то вероятность перехода его в состояние с меньшим значением энергии имеет две составляющие. Первая зависит от свойств атома и не зависит от внешних факторов вторая линейно зависит от плотности энергии излучения, соответствующей частоте перехода. Первая составляющая определяет спонтанное излучение, вторая —- вынужденное (индуцированное) излучение. Вероятности спонтанного и вынужденного излучений определяются коэффициентами Эйнштейна А и В. [c.8]

ХОДЫ снизу вверх могут осуществляться при воздействии или света накачки или колебаний решетки кристалла. Переходы ионов с верхних уровней энергии на нижние могут происходить при воздействии внешнего к данному иону светового излучения (вынужденные или индуцированные переходы), спонтанно, либо при воздействии тех же колебаний решетки, что и в первом случае. В отсутствие светового излучения все переходы для близко расположенных уровней совершаются под воздействием колебаний решетки в основном безызлучательным образом. При этом для каждой конкретной температуры кристалла Т устанавливается равновесие числа переходов вниз и вверх и соответствуюш,ее этой температуре распределение населенностей энергетических уровней ионов. [c.17]

Таким образом, коэффициенты Эйнштейна для вынужденного излучения и поглощения оказываются равными. (Для вырожденных уровней с кратностями вырождения и g2 имеет место более общее соотношение Отметим еще раз, что для получения более точной формулы для излучения (1.13) оказалось совершенно необходимым ввести в рассмотрение два различных процесса излучения, а именно спонтанное и вынужденное излучение. При постоянной спектральной плотности энергии доля индуцированного излучения убывает по мере возрастания частоты. [c.19]

Работа квантовых приборов для генерации и усиления электромагнитных волн— мазеров (СВЧ-диапазон) и лазеров (оптический диапазон) — основана на стимулированном (или вынужденном, индуцированном) излучении атомами или молекулами фотонов. На возможность индуцированного излучения наряду со спонтанным (самопроизвольным) указал А. Эйнштейн в 1917 г., а первые приборы на основе индуцированного излучения были созданы в 50-х годах в СССР — Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым, в США — Ч. Таунсом. [c.246]

Эйнштейн, что электромагнитное поле вызывает не только переходы из основного состояния в возбужденное, но и обратные переходы из возбужденного состояния в основное, сопровождающиеся испусканием фотонов. Такие переходы под действием внешнего поля в отличие от спонтанных получили название индуцированного или вынужденного (стимулированного) излучения. Индуцированное излучение, как и спонтанное, имеет классический аналог. Осциллятор в поле световой волны будет совершать вынужденные колебания. В неустановившемся режиме вблизи резонанса в зависимости от соотношения фаз между колебаниями осциллятора и внешнего поля энергия может переходить как от поля к осциллятору (поглощение), так и от осциллятора к полю (вынужденное испускание). [c.440]

ВЫНОСЛИВОСТИ ПРЕДЕЛ, наибольшая величина периодически меняющегося напряжения в материале при циклич. воздействии нагрузки, к-рое не приводит к разрушению материала при сколь угодно большом числе циклов. См. Усталость материалов. ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (вынужденное испускание, индуцированное излучение), испускание эл.-магн. излучения квант, системами под действием внешнего (вынуждающего) излучения при В. и. частота, фаза, поляризация и направление распространения испущенной эл.-магн. волны полностью совпадают с соответствующими хар-ками внеш. волны. В. и. принципиально отличается от спонтанного излучения, происходящего без внеш. воздействий. Существование В. и. было постулировано А. Эйнштейном в 1916 при теор. анализе процессов теплового излучения с позиций квант, теории и затем подтверждено экспериментально. [c.96]

В основу работы лазеров положено явление усиления электромагнитных колебаний при помощи вынужденного, индуцированного излучения атомов и Молекул, которое было предсказано А. Эйнштейном еще в 1917 г. Он показал, что между средой, состоящей из молекул, атомов и электронов, и светом постоянно происходит обмен энергией в результате порождения одних и уничтожения других квантов света. Эта среда может как поглощать и рассеивать, так и при определенных условиях усиливать падающее на нее излучение. Причем излучение среды может быть как спонтанным (самопроизвольным), так и стимулированным (вынужденным). А. Эйнштейн показал, что для получения стимулированного излучения (лежащего в основе работы лазеров) среду необходимо перевести из равновесного энергетического состоя-нпя в неравновесное, т. е. передать ей дополнительную энергию. [c.5]

Кроме спонтанного излучения возбужденного атома существует индуцированное (вынужденное) излучение, когда атомы начинают излучать энергию под действием внешнего электромагнитного поля. Явление вынужденного излучения дает возможность управлять излучением атомов с помощью электромагнитных колебаний и таким путем усиливать или генерировать когерентное световое излучение. [c.119]

Пытаясь получить эту формулу из квантовых представлений, согласно которым поглощение и излучение света квантовой системой (молекулой или атомом) сопровождается переходом этой системы из одного энергетического состояния в другое, А. Эйнштейн в 1916 г. высказал гипотезу о наличии в природе процесса индуцированного излучения. Суть его заключается в том, что в квантовых системах, т. е. в системах с дискретными возможными состояниями, помимо спонтанных и безызлучательных переходов могут происходить так называемые вынужденные переходы, индуцированные электромагнитным полем. На рис. 1.2 схематически показаны все возможные виды переходов между двумя выделенными энергетическими состояниями I и 2, характеризуемыми энергиями Si и 82 соответственно. [c.13]

Вероятности спонтанных и вынужденных переходов связаны между собой соотношениями (1.24) и (1.25), поэтому вероятность индуцированных излучений с заданной частотой tt 2i(v) также зависит от v [c.23]

Если атом находится в возбужденном состоянии, то, переходя в основное состояние, он может излучать энергию квантами в соответствии с формулой (5.1). Излучение может происходить двумя способами. С одной стороны, возможно самопроизвольное или спонтанное излучение, когда атом переходит из возбужденного состояния в основное самопроизвольно. Когда переход происходит под влиянием электромагнитного излучения с частотой, соответствующей разности энергетических уровней, излучение называется вынужденным или стимулированным (индуцированным). [c.124]

Если же на систему действует внешнее поле на частоте перехода, то процесс спонтанного излучения совершается по-прежнему. Однако внешнее поле на частоте перехода повышает вероятность этого перехода, вызывая излучение, находящееся в определенном фазовом соотношении с внешним полем. Причем вынужденные фотоны вылетают в том же направлении, что и влетевший. Этот процесс называется вынужденным или индуцированным излучением . , [c.13]

Лазер с резонатором, подобно его аналогу в электронике, может рассматриваться как усилитель генерируемого внутри шума, обладающий высоким коэффициентом усиления. Для получения непрерывной генерации необходимо, чтобы усиление среды, возрастающее с ростом инверсной заселенности, было достаточным для компенсации потерь. Отрицательное ослабление, или усиление, на длине волны лазера обусловлено индуцированными переходами, или вынужденным излучением. Спонтанное излучение, происходящее на той же частоте, конкурирует с вынужденным излучением в отношении энергии, заключенной в возбужденных состояниях активной среды лазера. Так как спонтанное излучение произвольным образом истощает запасенную энергию, то оно представляет собой серьезный источник потерь, не связанный непосредственно с резонатором. [c.226]

Переменная составляющая вероятности перехода линейна зависит от плотности энергии внешнего поля на частоте перехода. Такое поле повышает вероятность перехода, вызывая так называемое вынужденное или индуцированное (эйнштейновское) излучение. Индуцированное излучение есть результат взаимодействие фотона с возбужденным атомом, которое приводит к испусканию атомом второго фотона. Таким образом происходит умножение фотонов. Основным отличием индуцированного излучения от спонтанного является высокая степень его когерентности (фазового совпадения). [c.158]

Пусть 1, 2. 3. — значения энергии, которые может принимать атом или вообще любая атомная система. Атом может самопроизвольно перейти из высшего энергетического состояния Шп в низшее Шт с испусканием света. Такое излучение называется спонтанным. Если атом находится в световом поле, то последнее может вызывать переходы как с высшего уровня Шп на низший Ш г, так и обратно с низшего Ш на высший -Первые переходы сопровождаются излучением света. Оно и называется индуцированным (вынужденным) излучением. Обратные переходы сопровождаются поглощением света атомом. [c.704]

Лазер работает на принципе индуцированного излучения. Допустим, что на атом падает фотон с энергией На) = где и 2 — какие-либо два энергетических уровня атома. Если атом находится на нижнем уровне то падающий фотон может поглотиться. Если же атом находится на верхнем уровне 2. то может произойти вынужденный переход на нижний уровень Шг с испусканием второго фотона. Индуцированно излученный фотон характеризуется не только той же частотой (как и при спонтанном излучении), но также теми же фазой, поляризацией и направлением распространения. Вместо одного падающего фотона получается два тождественных фотона. Эта особенность индуцированного излучения и используется в лазерах. [c.710]

В 1990-1992 гг. было экспериментально показано [2], что спектральная мощность фонового микросейсмического излучения в диапазоне частот 1-10 Гц над залежью углеводородов существенно превышает спектральную мощность фонового микросейсмического излучения вне контура залежи углеводородов (спонтанный эффект АНЧАР). Применение внешнего воздействия вызывает вынужденное излучение НГЗ, что приводит к резкому возрастанию спектральной мощности микросейсмического излучения над залежью углеводородов в диапазоне частот 1-10 Гц (индуцированный эффект АНЧАР). [c.349]

Кроме спонтанного испускания и поглощения Эйнштейн ввел представление о вынужденном (индуцированном или стимулированном) испускании. Под действием внешнего электромагнитного поля атомы, находящиеся в возбужденном состоянии (например, на уровне 2), могут согласно Эйнштейну либо поглощать энергию, переходя на более высокий уровень, либо, наоборот, отдавать энергию к = Ё2— ь возвращаясь на более низкий уровень энергии. Такие переходы являются вынужденными и обусловливают вынужденное испускание. Вероятность этих переходов в единицу времени есть 2lWv Величина Б21 называется коэффициентом Эйнштейна для вынужденного испускания. Если внешнее поле отсутствует (и = 0), то вынужденные переходы не происходят. Таким образом, внешнее электромагнитное поле вызывает переходы, сопровождающиеся как поглощением, так и испусканием энергии. Следует отметить, что существование вынужденного испускания не противоречит и классической теории. Согласно законам электродинамики электромагнитная волна, падающая на колеблющийся диполь, в зависимости от соотношения фаз их колебаний может усиливать или тормозить колебания диполя. Иными словами, излучение, падающее на атом, может заставлять последний не только поглощать, но и испускать соответствующие кванты энергии. [c.143]

Энергетические переходы атомов и молекул, приводящие к испусканию квантов, могут происходить как самопроизвольно (спонтанно), так и вынужденно (ипду-цированно) под действием внешней электромагнитной волны или фотона. В связи с этим полное количество испускаемой веществом энергии делится на спонтанное и -индуцированное. Спонтанное испускание определяется только химической природой вещества и его термодинамическими параметрами и совершенно не зависит от того, имеется ли в среде внешнее излучение или нет. В количественно.м отношении излучение среды было бы равно ее спонтанному испусканию при условии отсутствия внешнего электромагнитного поля. Од1. 1ко оказывается, что проходящая электромагнитная волна (фотоны) той же частоты, что и испускаемая данным [c.26]

Излучат. К. п. могут быть спонтанными ( самопроизвольными ), не зависящими от внеш. воздействий на квантовую систему и обусловленными её взаимодей-ствие.м с физ. вакуу.мом (спонтанное испускание фотона), и вынужденными (индуцированными), происходящими под действием внешнего эл.-.магн. излучения резонансной частоты v= (< — й)/А (поглощение и вынужденное испускание фотона) (см. Спонтанное излучение. Вынужденное излучение]. Вероятности излучат. К. п. определяются Эйкиглгейнд коэффициентами и могут быть рассчитаны методами квантовой электродинамики и квантовой механики. [c.333]

При рассеянии интенсивного излучения в среде спонтанные процессы Р. с. могут усилиться стимуляцией излучением (индуцированное излучение). С тэким вынужденным рассеянием света связан широкий круг явлений напр., на вынужденном Р. с. основана работа комбинационного лазера. Если Р. с. стимулируется фотонами, рождёнными в среде в процессе рассеяния, то говорят о вынужденном пассивном рассеянии. Если Р. с. стимулировано внеш. излучением, то его нвз. активным вьшужденным Р, с. (см. Активная лазерная спектроскопия комбиващюнного рассеяния. Нелинейная оптика). [c.282]

Таким образом, излучение, испускаемое атомной системой при наличии знеитиего излучения, состоит из двух частей спонтанного, иропорциоиального Л и вынужденного (индуцированного), цро-порционального [c.31]

В диэлектриках с нецентросимметричной структурой кроме рассмотренных выше механизмов поляризации, индуцированной внешним полем, возможна вынужденная поляризация, при которой ди-польНый момент возникает под действием механических напряжений (пьезополяризация), под влиянием изменения температуры (пиролополяризация) или при воздействии излучений (фотополяризация). В некоторых диэлектриках поляризация может существовать и без каких-либо воздействий спонтанная поляризация). [c.295]

К представлениям о световых квантах привели два направления исследований. Первое связано с проблемой теплового излучения, второе — с атомными спектрами. Первоначально эти направления развивались независимо друг от друга. Так было до 1916 г., когда появились фундаментальные работы Эйнштейна Испускание и поглощение излучения по квантовой теории и К квантовой теории излучения . В первой работе, опираясь на теорию Бора, Эйнштейн рассмотрел задачу о взаимодействии равновесного излучения с равновесной системой испускаюш,их и поглош,ающих атомов. Он показал, что для получения формулы Планка надо наряду с поглош,ением и спонтанным испусканием рассмотреть дополнительный процесс испускания, который может быть назван индуцированным (вынужденным). Во второй работе обоснована необходимость учитывать изменение импульса атома при испускании или иоглощении им светового кванта здесь же сделан вывод, что импульс светового кванта равен /ioj/с. [c.68]

Рассмотрим характер излучательных переходов, основываясь на классической работе Эйнштейна, который еще в 1917 г. ввел понятие о спонтанных и индуцированных переходах. Система, состоящая из двух уровней, показана на рис. 29. Если Е > Е , энергетический уровень 2 лежит выше уровня / и частица находится на уровне 2, то она может перейти на уровень /, испустив квант электромагнитного излучения Лv2l = Е — Е . При этом возможно как спонтанное, так и вынужденное излучение. Вероятность спонтанного излучения, т. е. того, что процесс произойдет за промежуток времени (И, составляет Л 21 При облучении происходит взаимодействие кванта излучения с частицами, составляющими систему, что приводит к одному из двух процессов переходу частицы с уровня / на уровень 2 (поглощение) или, если частица была возбуждена, к обратному переходу (испускание). Вероятность, что какой-то из процессов произойдет за время сИ, пропорциональна плотности излучения и (у) и поэтому может быть записана соответственно В12 и (V) (И и 21 и (V) си. [c.60]

Особенности вынужденного испускания позволяют генерировать когерентное излучение. Первоисточником является процесс спонтанного испускания, причём наиб, число фотонов будет испущено на резонансной частоте (O21, далее вступает в действие индуцированный процесс. Т. к. число спонтанно испущенных фотонов болыне на частоте ы-л и вероятность индуцированных переходов на этой частоте тоже имеет максимум, то постепенно фотоны на частоте Wji будут доминировать над всеми остальными фотонами. Но для того, чтобы этот процесс развивался, необходима преемственность между поколениями фотонов, т. е. необходима обратная связь. [c.546]

Вынужденное излучение представляет собой лавинообразный процесс рождения тождественных фотонов. При этом возможно получение излучения чрезвычайно узкой спектральной ширины, что мы и подчеркивали б (V — Vo). Действительно, так для алюмоитриевого граната, активированного неодимом (ИАГ N(1 ), полуишрина спектра непрерывной генерации достигает 10" нм (50 Гц). Спектр же спонтанного излучения широк (в данном случае примерно 1 нм). Следует подчеркнуть, что полная вероятность перехода квантовой частицы из состояния / в состояние к с излучением фотона равна сумме вероятностей спонтанного и индуцированного излучений. При этом фотоны спонтанного излучения в отличие от фотонов вынужденного излучения не когерентны. Поэтому естественным источником шума, который ограничивает чувствительность квантового усилителя и стабильность генератора, будет спонтанное излучение. [c.28]

Вудбери и Нг [6] проводили эксперименты на лазерах с модулированной добротностью. В 1962 г. они открыли, что наряду с лазерным излучением, обладающим обычным спектральным распределением, может появляться излучение на смещенных частотах, если внутри лазера поместить определенные вещества. Смещение частоты оказалось равным частоте молекулярного колебания вещества (или целому кратному от этой частоты). Это свойство указывает на связь обнаруженного явления с неупругим рассеянием света на молекулах, существование которого было экспериментально доказано Раманом при исследовании рассеяния света в жидкостях (открытое Раманом в 1928 г. явление принято называть эффектом спонтанного комбинационного, или рамановского, рассеяния). Вслед за опытами Вудбери и Нг были предприняты многочисленные систематические исследования, при которых вещества различных типов —как упорядоченные, так и неупорядоченные системы — подвергались воздействию интенсивного лазерного излучения при этом рассеянное излучение обнаружило свойства, существенно отличающие его от излучения при спонтанном комбинационном рассеянии. Так, например, совершенно иной оказалась зависимость от интенсивности возбуждающего излучения, а также способность к интерференции (более детально см. в гл. 4). Открытое Вудбери и Нг явление называют вынужденным, или индуцированным, комбинационным рассеянием. [c.130]

Слагаемое Стп в первом уравнении (3.2.53) учитывает вклад вынужденных процессов (индуцированного испускания и резонансного поглощения). Переходя к спонтанному излучению, надо, во-первых, исключить полевой множитель т, во-вторых, вместо безразмерной разности заселенностей рабочих уровней п использовать безразмерную заселенность верхнего рабочего уровня (обозначим ее как пв) и, в-третьих, учитывая изменение коэффициентов Эйнштейна при переходе от вынужденного испускания к спонтанному, ввести поправочный множитель е. Таким образом, искомый вклад со стороны спонтанного излучения может быть представлен в первом уравнении (3.2.53) дополнительным слагаемым вида Оепв- Поскольку [c.300]

Если квантовая система помещена в поле излучения с частотой V, близкой к пт (насколько должны быть близки частоты, мы вскоре увидим), то возможны два других радиационных процесса. Поле излучения может вызвать (или индуцировать) переход системы, находящейся в состоянии п ), в состояние т> с вероятностью В тр(г), где В,,т — коэффициент Эйнштейна для вынужденного излучения, а р(у)—спектральная плотность энергии поля излучения. Важным различием мсжд спонтанным и вынужденным излучением является то, что в последнем случае испутценное вынужденное излучение имеет тс же частоту, направление распространения и фазу, что и падающее излучение. Иными словами, индуцированный фотон идентичен падающему. [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...