Квант света

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). Если излучение происходит при переходе атома с уровня энергии е на уровень е , то частота испускаемого (или поглощаемого) кванта света [c.119]

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. [c.119]

Понятие о световом кванте. Формула (15.3а) получена, как мы уже видели, на основе качественно новой — квантовой — теории, согласно которой излучение и поглощение света происходит порциями — квантами. В дальнейшем А. Эйнштейн выдвинул гипотезу о том, что не только поглощение и излучение, а также распространение света происходит дискретно, порциями. Кванты света получили название фотонов. [c.338]

Полная энергия фотона (кванта света) может быть выражена через постоянную Планка А (Л = = 6,625-10 Дж-с) и частоту электромагнитных колебаний v [c.336]

Если фотон движется со скоростью +с в системе отсчета S, а сама система S движется относительно системы S со скоростью - -с, то скорость движения фотона, наблюдаемая относительно системы отсчета S, равна только а не +2с. Существование предельной скорости является следствием уравнений сложения скоростей, выведенных нами из преобразования Лоренца. Далее, заметим, что не существует такой системы отсчета, в которой фотон (квант света) был бы неподвижен. [c.350]

Однако представление об эфире как о неподвижной среде, которая могла, следовательно, быть избранной в качестве системы отсчета, позволяя, таким образом, выделить абсолютное движение, пришло в противоречие с опытами (например, опыт Майкельсона, см. 131) и его нельзя было сохранить. Релятивистская электродинамика, пришедшая на смену электродинамике Лорентца (см. 131), вообще отказалась от представления об эфире, играющем роль материального носителя электромагнитных процессов. То обстоятельство, что свет (электромагнитное поле) и вещество представляют собой две различные формы материи, с особенной отчетливостью проявляется в превращениях кванта света в пару электрон — позитрон и обратно, в образовании светового кванта за счет объединения позитрона и электрона. [c.24]

К первому типу взаимодействия относят пропускание, отражение, рассеяние света, вращение плоскости поляризации и т. п. Сохранение энергии кванта света (фотона) означает, что при взаимодействии с твердым телом отсутствует эффект передачи энергии. [c.304]

Кванты света поглощаются, а частицы переходят из состояния с энергией Ео в состояние с энергией Е2. Такое заселение уровня 2 получило название оптической накачки. Инверсия населенности здесь может быть получена либо между уровнями 2 и El (т. е. П2>П]), либо между уровнями 1 и о( 1> о)- В первом случае усиление возникает на переходе Ет Еи во вто- Рис. 9.9. Трехуровневая ром — на переходе Ei- Eo. Ясно, что для схема переходов создания инверсной населенности между [c.317]

Следует различать первичные и вторичные фотохимические реакции. Первичные фотохимические реакции всегда являются эндотермическими, т. е. происходящими при поглощении. энергии. Во всех вторичных реакциях происходят превращения, обусловленные химическими преобразованиями, т. е. изменением конфигурации молекул и, следовательно, изменением внутренней энергии системы. Для первичных фотохимических реакций Эйнштейн (1912) сформулировал закон квантовой эквивалентности— основной закон фотохимии. Согласно этому закону каждый поглощенный квант света вызывает одну элементарную реакцию, т. е. способен возбудить только одну молекулу. Элементарная реакция может быть либо химической, приводящей к превращению вещества, либо чисто физической, состоящей в возбуждении молекулы и обратном испускании поглощенной энергии или в пре- [c.189]

В заключение отметим, что для количественных измерений в фотохимии используется единица, называемая Эйнштейном (Э) 1 Э — это число квантов света определенной частоты, которое вызывает в системе, способной к фотохимическим реакциям, фотохимическое превращение и равняется 6,02- 10 моль . Связь между энергией в I Э и частотой света V задается формулой 1 Э = = 6,02- [c.191]

Схема резонансной флуоресценции показана на рис. 34.1, а. В результате поглощения кванта света частоты Vl2 молекула попадает на возбужденный уровень 2, откуда спустя некоторое время самопроизвольно переходит на уровень 1, испуская фотон с частотой V2l = Vl2. Резонансная флуоресценция наблюдается в атомных парах, у некоторых простых молекул и иногда в более сложных системах. [c.248]

Спонтанная люминесценция (рис. 34.1,6) отличается от резонансной флуоресценции тем, что после поглощения фотона молекула очень быстро (за время около с) безызлучательно переходит на уровень 3, с которого происходит излучение. Этот вид люминесценции характерен для сложных молекул в парах и растворах. Вынужденная люминесценция (рис. 34.1, в) характеризуется тем, что после поглощения кванта света молекула обычно безызлучательно попадает в состояние 4, которое имеет большее время жизни, чем время жизни возбужденного состояния 3. В результате внешнего воздействия она может попасть в состояние 3 и затем перейти в основное состояние 1 с испусканием фотона частоты vзl. В частности, если безызлучательный переход с уровня 4 на уровень 3 произошел за счет теплового движения молекул, то такая флуоресценция называется замедленной. [c.248]

Молекула может перейти в основное состояние и с уровня 4, испуская квант света с частотой 41. Такая люминесценция называется фосфоресценцией. Вынужденная флуоресценция и фосфоресценция характерны для многих органических молекул в растворах и органических кристаллах. [c.248]

Электрический диполь представляет собой совокупность двух противоположных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга (см. 16.3). В классической теории колебание зарядов диполя, связанного с из.менением дипольного момента, сопровождается испусканием. В квантовой теории вероятность испускания диполем кванта света /гт при его переходе из состояния п в состояние т определяется выражением [c.249]

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]

Известно, что квантовая теория поглощения света исходит из того, что явление возникает тогда, когда энергия квантов света, падающего на вещество, имеет величину, равную разности уровней энергии данного вещества к = Еп — Е1, где Е и Еп — энергии нижнего невозбужденного и верхнего возбужденного уровней соответственно. Здесь в каждом акте взаимодействия света и вещества поглощается один фотон и поэтому процесс является однофотонным. При облучении вещества очень мощными световыми потоками от лазеров, дающих большую плотность излучения, может иметь место поглощение нескольких фотонов в одном элементарном акте таким образом, чтобы выполнить условие Л Ат= п — ь В этом случае происходит многофотонное поглощение (рис. 36.6, а). Величина энергии каждого фотона здесь в N раз меньше энергии фотона, который поглощается в однофотонном акте. Многофотонные процессы поглощения могут происходить не только при наличии фотонов одного сорта, но и в том случае, если имеются фотоны различных энергий (рис. 36.6, б). Например, может происходить двухфотонное поглощение, удовлетворяющее уравнению hvl+hv2=En—El. [c.311]

Квант света — то же, что фотон. [c.223]

Рассеянный квант света будет иметь измененную частоту, причем меньшую, чем первоначальный (возбуждающий) световой квант. В спектре появляется красный (стоксовский) сателлит. [c.108]

Релеевское рассеяние происходит в том случае, когда молекула в акте рассеяния не изменяет своего первоначального энергетического состояния. Рассеянный квант света будет иметь ту же частоту vo, что и возбуждающий свет. [c.108]

Рассмотрим два энергетических уровня атома 7 и 3 с энер ГИЯМИ Е] и Ё2 Е2>Е]), между которыми могут происходить оптические переходы. Для простоты вначале будем пренебрегать шириной уровней и спектральных линий. Пусть и Аг — числа атомов в единице объема на уровнях 1 я 2. Если атом находится на верхнем уровне 2, то он может совершить спонтанный переход на уровень 1 с испусканием кванта света с частотой У21=( 2—Е1)1к. Число спонтанных переходов, происходящих за время сИ, равно [c.278]

Наконец, при наличии электромагнитного ноля атом, находящийся на нижнем уровне /,. может поглотить квант света частоты V2l и перейти на уровень 2. Эти переходы также следует трактовать как вынужденные. Их число за время <М составляет [c.279]

При неоднородном уширении каждый атом может излучать (или поглощать) кванты света только одной частоты, однако частоты разных атомов в силу каких-то причин различны. Распреде- [c.286]

Квантовые переходы. Каждое из дискретных состояний атома характеризуется своей энергией. В этом состоянии атом пребывает некоторое время, и состояние называется стационарным. При переходе в другое состояние с меньшей энергией разность энергий АЕ испускается в виде кванта света, частота со которого связана с энергией АЕ соотношением со = AE/h. Может быть также совершен переход из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией, но для этого необходимо, чтобы энергия АЕ была сообщена атому извне. Это случается при поглощении атомом кванта света частотой со = AE/h. [c.73]

При переходе атома из одного начального стационарного состояния с энергией Е в другое конечное состояние с энергией E E излучение кванта света, причем [c.85]

Вычислить скорость, которую приобретает атом водорода в результате излучения кванта света при переходе электрона со второго уровня на первый. На сколько благодаря этому уменьшится длина волны кванта [c.206]

Люминесценцией называется такое излучение, нри котором промежуток времени между поглощением кванта света, возбудившим молекулу, и испусканием кванта света в резуль-гаге обратного перехода молекулы в основное состояние больше периода колебаний световой волны. [c.328]

Выражение (13.21) практически остается справедливым для воздуха и некоторых других газов, у которых показатель преломления близок к единице. При выводе (13.21) Планк впервые сделал допущение о дискретном испускании энергии излучения квантами света, или фотонами, и, таким образом, заложил основы квантовой механики. На рис. 13.5 зависимость (13.21) представлена графически. Из рис. 13.5 видно, что максимум кривых ro . = f k) по мере увеличения температуры Т абсолютно черной поверхности смещается в сторону коротких воли. При температуре порядка 5800 К максимум спектральной плотности потока излучения Го-,. приходится на видимую часть спектра. Из сказанного следует, например, что [c.280]

Вырал<ение (33.28) практически остается справедливым для воздуха и некоторых других га зов, у которых показатель преломления близок к единице. При объяснении (33.28) Планк впервые сделал допущение о дискретном испускании лучистой энергии квантами света, или фотонами, и, таким образом, заложил основы квантовой механики. На рис. 33.8 зависимость (33.28) представлена графически. Из рисунка видно, что максимум кривых ол = /( ) по мере увеличения температуры Т абсолютно черной поверхности смещается в сторону коротких волн. При температуре порядка 5800 К максимум спектральной плотности потока излучения Едх приходится на видимую часть спектра. Из сказанного следует, например, что вольфрамовая нить лампы накаливания (Т 3000 К) расходует большую часть энергии излучения на инфракрасную (невидимую) область спектра, т. е. большая часть энергии тратится не по назначению (идет на нагревание [c.408]

Для сварки также часто применяют газовые лазеры, рабочим телом которых является смесь газов. Такие лазеры возбуждаются электрически51 разрядом. Типичной конструкцией такого лазера является заполненная смесью газов трубка, ограниченная с двух сторон строго параллельными зеркалами непрозрачным и полупрозрачным (рис. 89, б). В результате электрического разряда между введенными в трубку электродами возникают быстрые электроны, которые переводят газовые молекулы на возбужденные уровни. Возвращаясь в основное состояние, эти молекулы образуют кванты света совершенно так же, как и в твердотельном лазере. [c.167]

Как показал Эйнштейн, эти противоречия снимаются, если явления рассматривать с позиций квантовой теории. В этом случае нужно записать закон сохранения энергии для элементарного процесса, заключающегося во взаимодействии одного кванта света с веществом, сводящегося к передаче электрону дискретного количества энергии. При этом нужно учесть, что электрон в металле не является свободным и, чтобы покинуть тело металла, электрон должен преодолеть работу выхода А. При учете этих физически ясных условий легко записат . уравнение, описывающее процесс поглоп1ения одного кванта и возникновения. электрона С наибольшей скоростью [c.433]

Вынужденное испускание. Гипотеза Эйнштейна относительно вынужденного испускания состоит в том, что под действием электромагнитного поля частоты V молекула может, во-первых, перейти с более низкого энергетического уровня Е1 на более высокий 2 с поглощением кванта энергии кх = Е2— 1 (рис. 35.1,6) и, во-вторых, перейти с более высокого уровня 2 на более низкий 1 с испусканием кванта энергии Ау = 2— ( (рис. 35.1, в). Первый процесс принято называть поглощением, второй — вынужденным (индуцированным или стимулированным) испусканием. Скорость каждого из этих процессов пропорциональна соответствующим вероятностям 12 и 21 , где 12 и 21 — коэффициенты Эйнштейна для поглощения и вынужденного испускания и — спектральная плотность излучения. Согласно принципу детального равновесия при термодинамическом равновесии число квантов света йп, поглощенных за время (11 при переходах / —>- 2, должно равняться числу квантов с1п2, испущенных в процессе обратных переходов 2- 1. Число поглощенных квантов согласно Эйнштейну пропорционально спектральной плотности радиации и и числу частиц П на нижнем уровне [c.269]

Сколько весит свет Из соотношений (80) и (90) следует, что кванты света — фотоны — должшл также обладать массой [c.137]

Де Бройль нашел простое соотношение, связывающее длину волны частицы с ее импульсом. Проследим за ходом его рассуждений на примере кванта света — фотона. Энергия фотона E—hv, но она же может бьпь выражена через импульс р фотона и скорость свега г Е—рс. Отсюда немедленно следовала знаменитая формула де Бройля [c.166]

Об импульсе фотона. Как уже отмечалось, Эйнштейн предполагал, что наблюдаемое в отсутствие излучения распределение (3.2.5) сохраняется и при наличии излучения. В работе К квантовой терии излучения Эйнштейн показал, что это предположение имеет интересный физический смысл. Он рассмотрел два разных механизма спонтанного испускания 1) излучение испускается в виде расходящейся от атома во все стороны сферической электромагнитной волны, и тогда импульс атома-излучателя на меняется 2) излучение испускается в виде кванта света, и тогда атом-излучатель получает всякий раз импульс отдачи, причем у разных атомов эти импульсы будут иметь случайное направление. Оказывается, что равновесие системы атомов, взаимодействующих с излучением, не нарушается только при условии, что имеет место второй из указанных механизмов спонтанного испускания и при этом импульс кванта света равен iiail . Таким образом, Эйнштейн привел дополнительное подтверждение существования световых квантов, характеризующихся наряду с энергией 1ъи> также импульсом Асо/с. [c.73]

Спектр комбинационного рассеяния света. Сущность комбинационного рассеяния света согласно квантовой теории можно представить следующим образом. Пусть с молекулой, находящейся в низшем (основном) колебательном энергетическом состоянии Б о, взаимодействует квант света энергии Лто. Величина кванта /гто значительно больше энергии, соответствующей расстоянию между соседними колебательными уровнями молекулы. Часть его энергии может пойти на возбуждение молекулы, вследствие чего она пе-рейлет в более высокое энергетическое состояние Е, а остальная, больщая часть, рассеется в виде кванта света Нх (рис. 42, а). По закону сохранения энергии получим [c.107]

В ТОМ случае, если возбуждающий квант света взаимодействует с молекулой, находящейся в возбужденном колебательном состоянии с энергией i, то она может перейти в основное состояние Еа с передачей энергии рассеянному кванту света (рис. 42,6). Это ведет к О бразованию фиолетового (антистоксов-ского) сателлита с частотой [c.108]

Для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости необходима энергия, большая энергии, отвечающей щирине запрещенной зоны. Эта энергия может быть получена рещеткой при поглощении квантов возбуждающего света. Ширина запрещенной зоны и величина кванта света, необходимая для ее преодоления электроном, зависит от физико-химических свойств вещества. При малой ширине запрещенной зоны поглощение квантов видимого, а иногда даже ИК-света, оказывается достаточным для переноса электрона в зону проводимости. Такие вещества [c.183]

Люминесценция. При переходе молекулы из возбз жденного состояния в основное излучается квант света. [c.328]

На молекулярном уровне число фотореакций, приводящих, например, к распаду молекулы Оа, пропорционально (11у [qд/(/lv)], где/IV— средняя энергия кванта света, приводящая к распаду молекулы Оа- [c.441]

В последнее время большое распространение получили процессы осаждения диэлектрических пленок проведением химических реакций на поверхностях нагретых подложек в специально составленных газовых смесях. Энергию для протекания этих химических реакций можно подводить в виде теплоты, облучением квантами света (фотохимически) или тлеющим плазменным разрядом. [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...