Испускание электромагнитной энергии

Испускание электромагнитной энергии [c.20]

Рассмотренные процессы испускания электромагнитной энергии относятся к неподвижным и отдельно взятым атомам и молекулам. Если же рассматривать совокупность движущихся и взаимодействующих ме.ж-ду собой частиц, из которых состоит реальное вещество, то спектр их излучения будет иным по сравнению со спектром отдельной неподвижной частицы. Прежде всего за счет эффекта Допплера тепловое движение излучающих атомов, молекул, ионов приводит к изменению частоты излучения частицы относительно неподвижной системы координат. Это в свою очередь приводит к так называемому допплеровскому уширению спектральных линий. К уширению линий приводит также столкновение частиц между собой, вызывающее сокращение времени жизни возбужденного состояния и возмущение или смещение уровней. Оба фактора (эффект Допплера и взаимодействие частиц между собой) проявляются тем сильнее, чем выше температура и давление вещества. Таким образом, спектры излучения зависят как от химической природы излучающих веществ (определяющей структуру атомов и молекул), так и от термодинамических параметров (температуры и давления), при которых данное вещество находится. [c.26]

Спонтанное и индуцированное испускание электромагнитной энергии частицами вещества, заполняющего рассматриваемый объем, приводит к тому, что через границу объема наружу распространяется излучение. Первичной величиной, характеризующей объемное излучение вещества, является спектральный коэффициент излучения [c.27]

Отличительной особенностью теплового излучения является то, что все тела постоянно испускают энергию излучения. В процессе испускания внутренняя энергия излучающего тела превращается в энергию электромагнитных волн, которые характеризуются длиной волны X и частотой V. Распределение энергии по длинам волн и частотам в спектре излучающего тела связано с температурным уровнем и физической структурой тела. При температурах до 1500 °С основная часть энергии соответствует инфракрасному излучению (Я = 0,8...800 мкм). [c.229]

При поглощении или испускании электромагнитных волн газом изменение энергетического уровня молекулы может осуществляться различными путями. Одним из них является изменение электронного, колебательного или вращательного состояний молекулы. При этом энергетические переходы у одноатомных газов обусловлены изменением только электронных состояний и сопровождаются высокочастотным излучением. Как показывает опыт, симметричные молекулы двух атомных газов О2, N2, Н2 не могут заметно поглощать и испускать энергию путем изменения колебательно-вращательных состояний. Практически одно-и двухатомные газы при низких и умеренных температурах не излучают и не поглощают энергию и в этих условиях могут считаться прозрачными (О = 0). Однако при температуре, превышающей 5000 — 8000 К, эти газы начинают заметно излучать и поглощать энергию. Это связано с возможностью электронных переходов при высоких температурах, явлением ионизации, а также образованием несимметричных молекул вследствие диссоциации. Например, диссоциация симметричных молекул О2 и N2 приводит к образованию несимметричных молекул. [c.130]

При поглощении электромагнитной энергии происходит переход атома в состояние с большим значением энергии, т. е. переход его на более высокий энергетический уровень. При переходе на нижний энергетический уровень происходит испускание энергии в виде кванта света. [c.6]

Физической причиной испускания веществом электромагнитного излучения является электрическая природа строения атомов, в состав которых входят положительно и отрицательно заряженные частицы. Различные виды движения этих заряженных частиц относительно друг друга в соответствии с законами электродинамики приводят к испусканию электромагнитных волн. При этом кинетическая энергия движущихся частиц превращается в энергию излучения. [c.8]

Испущенная каким-либо телом электромагнитная волна взаимодействует с заряженными частицами среды, через которую она распространяется, или с частицами тела, которое она встречает па своем пути. При этом взаимодействии электрически заряженные частицы приходят в движение, в результате чего происходит обратный испусканию процесс полного или частичного превращения электромагнитной энергии в энергию движения за- [c.8]

С этой целью в первой части настоящей книги изложены физические основы теплового излучения. Рассмотрены природа электромагнитной энергии, процессы испускания и взаимодействия излучения и вещества. Дано понятие ноля излучения и основных характеризующих его величин, необходимых при рассмотрении процессов радиационного теплообмена. Затем изложены законы термодинамически равновесного излучения, позволяющие связать процессы теплового излучения с температурой и радиационными параметрами вещества. [c.9]

Сумма спонтанного и индуцированного испускания определяет полное количество испускаемой веществом электромагнитной энергии и называется собственным излучением. [c.27]

ИЗЛУЧЕНИЕ электромагнитное [—процесс испускания электромагнитных волн, а также само переменное электромагнитное поле этих волн Вавилова — Черенкова возникает в веществе под действием гамма-излучения и проявляется Б свечении, связанном с движением свободных электронов видимое способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе при длине волн излучения от 770 до 380 нм вынужденное образуется в результате взаимодействия атомов вещества с полем при условии отдачи энергии атомов полю гамма-излучение — испускание волн возбужденных атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, а также при распаде частиц, аннигиляции пар частица — античастица и других процессах (при длине волн в вакууме менее 0,1 нм) инфракрасное испускается нагретыми телами при длине волн в вакууме от 1 мм до 770 нм (1 нм=10 м) оптическое (свет) характеризуется длиной волны в вакууме от 10 нм до 1 мм рентгеновское возникает при взаимодействии заряженных частиц и фотонов с атомами вещества и характеризуется длинами волн в вакууме от 10—100 нм до 0,01—1 пм ультрафиолетовое является оптическим с длиной волны в вакууме от 380 до 10 нм] ИНДУКТИВНОСТЬ [характеризует магнитные свойства электрической цепи с помощью коэффициента пропорциональности между силой электрического тока, текущего в контуре, и полным магнитным потоком, пронизывающим этот контур взаимная является характеристикой магнитной связи электрических цепей, определяемой для двух контуров коэффициентом пропорциональности между силой тока в одном контуре и создаваемым этим током магнитным потоком, пронизывающим другой контур] ИНДУКЦИЯ магнитная—силовая характеристика магнитного поля, определяемая векторной величиной, модуль которой равен отношению модуля силы, действующей со стороны магнитного поля на малый элемент проводника с электрическим током, к произведению силы тока на длину проводника, расположенного перпендикулярно вектору магнитной индукции [c.240]

Рассмотрим полость, заполненную однородной и изотропной диэлектрической средой. Если стенки полости поддерживаются при постоянной температуре Т, то они непрерывно испускают и поглощают энергию в виде электромагнитного излучения. Когда скорости поглощения и испускания энергии становятся одинаковыми, как на стенках полости, так и во всем объеме диэлектрика достигается равновесное состояние. Это состояние можно описать с помощью величины, называемой плотностью энергии р, которая представляет собой электромагнитную энергию, заключенную в единице объема полости. Поскольку мы имеем [c.25]

Существенным моментом рассмотренных кинетических схем является предположение о наличии достаточного количества тройных соударений на начальных стадиях процесса конденсации. Между тем сброс энергии возбуждения комплекса может происходить не только с участием третьего тела, но и путем испускания электромагнитного излучения. Однако вероятность последнего события по сравнению с первым при обычных плотностях пара полностью пренебрежима. [c.129]

Обратный переход сопровождается испусканием избытка энергии в виде электромагнитного излучения (рис. 6). Это может быть либо инфракрасное излучение сравнительно небольшой энергии, либо видимый свет, отвечающий более высоким энергетическим уровням, либо излучение большей энергии — ультрафиолетовые лучи (рис. 7). Переходы [c.20]

Переход же электрона с одной стационарной орбиты на другую (по Бору) должен сопровождаться поглощением или испусканием порции электромагнитной энергии в виде кванта света частоты V и энергии [c.6]

Будем считать, что свободный атом может находиться только в стационарных состояниях с определенной энергией Е1, Е2,. ... Переход атома из одного стационарного состояния в другое может происходить скачком в результате поглощения или испускания электромагнитного излучения, причем для такого элементарного процесса выполняется закон сохранения энергии Ет—Еп=Йш — энергия поглощаемого или испускаемого фотона равна разности энергий соответствующих стационарных состояний атома. Эти квантовые представления о строении атома и характере его взаимодействия с излучением, обобщающие гипотезу Планка о гармоническом осцилляторе, были введены Бором в 1913 г. и полностью подтверждаются современной квантовой теорией. [c.437]

Резонатор представляет собой такую же двухкомпонентную систему, как и ИФП. Однако он имеет значительно большее расстояние между зеркалами. Часто одно из зеркал делают полупрозрачным, а другое — полностью отражающим. Принцип работы резонатора по физике образования интерференционной картины совпадает со сферическим эталоном Фабри — Перо. Между зеркалами резонатора находится активная среда. Электромагнитная волна, возникающая в активной среде, многократно вызывает в этой среде новые акты вынужденного испускания, вследствие отражения между зеркалами ИФП. Таким образом в оптическом резонаторе происходит накопление электромагнитной энергии. Резонатор играет важнейшую роль в работе лазера, так как он определяет пространственную и временную когерентность генерируемого излучения. [c.209]

Большинство спектроскопических методов основано на поглощении или испускании электромагнитного излучения, соответствующего энергии перехода между двумя дискретными состояниями атома или молекулы. Эти два состояния для молекулы могут различаться электронной, колебательной или вращательной частями соответствующей волновой функции, а для атома - электронной волновой функцией. Энергии электронного, колебательного и вращательного переходов приведены на рис. 5.1, где указаны также соответствующие области электромагнитного спектра. [c.89]

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]

Кроме спонтанного испускания и поглощения, Эйнштейн ввел представление еще об одном радиационном процессе, — индуцированном (или вынужденном, или стимулированном) испускании. Индуцированное испускание, в отличие от спонтанного, состоит в испускании фотона под действием внешнего электромагнитного поля атом, находящийся в энергетически более высоком состоянии ( т). переходит в состояние с меньшей энергией ( ), и излучается фотон с частотой Ытп = Вт — Еп)/Н. Энергия, излучаемая в результате вынужденных переходов, и их число в единице объема за единицу времени записываются аналогично (211.5) и (211.6) [c.734]

Тепловое излучение. Вокруг любого тела существует излучение, возникаюш,ее в результате испускания телом электромагнитных волн за счет внутренней (тепловой) энергии тела . Это излучение называют тепловым или, иначе, температурным. С ростом температуры тела плотность излучения увеличивается. Тепловое излучение наблюдается при любых температурах однако при невысоких температурах, например комнатных, испускаются практически лишь длинные (инфракрасные) электромагнитные волны. [c.36]

Помимо теплового или температурного излучения существуют и другие процессы, сопровождающиеся превращением различных видов энергии в электромагнитную. Эти процессы, приводящие к испусканию электромагнитной энергии веществом, превышающей по мощности тепловое излучение при данной его температуре, объединяются под общим названием люминесценция . Так, например, излучение тел, возникающее за счет их облучения электромагнитной энергией видимого спектра, называется фотолюминесценцией, а возникающее под действием рентгеновских лучей — рентгенолюминесцен-Т цией. При этом в обоих отмеченных случаях электро- [c.21]

Гораздо сложнее обстоит дело при испускании энергии молекулами, которое имеет место при температура ( ниже 8 ООО—12 ООО К, поскольку при более высоких температурах молекулы диссоциируют на атомы. Если отдельный атом излучает за счет колебания его электронов относительно равновесного состояния, то испускание молекулы помимо электронного движения может происходить также за счет колебательного и вращательного движений. В силу различных причин центры тяжести положительных и отрицательных зарядов, входящих в состав молекулы, могут смещаться относительно друг друга. Молекула при этом становится электрически полярной, обладающей дипольным моментом. Колебания электрических зарядов внутри молекулы, представляющие собой периодическое изменение их взаимного расположения, а также вращательное движение всей молекулы в целом вызывают в соответствии с законами электродинамики испускание электромагнитной энергии молекулой. Таким образом, молекула испускает электромагнитную энергию за счет электронного, колебательного и вращательного движений, что, естественно, приводит к более сложному распределению спектральных линий по сравнению с испусканием атома. За счет слияния большого числа спектральных линий опектры излучения молекул часто имеют так называемую полосатую структуру. [c.23]

Большинство атомных ядер, возникающих при а,- и р-перехо-дах, а также при других разнообразных ядерн.ых реакциях, образуются в возбужденных состояниях, в которых они пребывают конечное время т, определяемое вероятностью распада. Переход ядра из возбужденного состояния в основное или в состояние с меньшей энергией в общем случае может происходить несколькими различными параллельными путями, например путем испускания электромагнитного (у) излучения или путем испускания каких-либо частиц. [c.249]

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]

С другой стороны, величина (3-11) в соответствии с разобранными в гл. 1 законами взаимодействия излучения и вещества будет складываться из ослабления первичного пучка лучей в элементарном цилиндре fiPQo n и эффективного испускания им электромагнитной энергии fQэф. [c.94]

Образец, помещенный в электромагнитное поле Hj J Hq, при условии резонанса поглощает электромагнитную энергию, что соответствует переходам между соседними уровнями ядерных спинов. Поскольку вероятности перехода снизу вверх и сверху вниз одинаковы, а заполнение нижнего уровня больше, налолсен-нее поле Hi выравнивает населенность верхнего и нилснего энергетических уровней ядер ной спиновой системы, т. е. идет нагрев спиновой системы под влиянием Hi [13.8]. Момент выравнивания основного и возбужденного состояний называется н а с н щ е н и е м. Существует два механизма перехода ядер в состоя ние G более низкой энергией без испускания излучения спин-решеточная релаксация, когда осуществляется перенос энергии к решетке (окружение резонирующих ядер растворитель, электроны системы, атомы или ионы, отличающиеся от исследуемых) спин-спиновая релаксация, когда ядро одного атома, нахо- [c.178]

Световые лучи имеют длину вадпы Я,=(4ч-7,6) ж/с. Эти лучи воспринимаются человеческим глазом. Испускание электромагнитных световых волн происходит только при переходе излучающей системы из состояний с большей энергией в состояние с меньшей энергией. [c.324]

Различают непрерывный и линейчатый спектры рентгеновского излучения. Непрерывный спектр связан с излучением быстрого электрона при его торможении в теле антикатода. При увеличении ускоряющего напряжения U и, следовательно, кинетической энергии электронов mv t2 = eU) коротковолновая граница этого тормозного излучения смещается (максимальная энергия и.злучаемых рентгеновских квантов Йш равна кинетический энергии eil бомбардирующих электронов) и, кроме того, появляются узкие максимумы (характеристическое излучение). Длины волн этих дискретных линий зависят от того, какой химический элемент использован в качестве материала антикатода. Электрон, бомбардирующий антикатод, обладает большой кинетической энергией и мижет выбить электрон с внутренней оболочки атома. В результате атом оказывается возбужденным и может совершить квантовый переход в основное состояние с испусканием кванта электромагнитной энергии. Благодаря бшыпий разности энергий основного состояния и состояния с возбуждением электрона внутренней оболочки для всех атомов с атомным номером Z порядка 10 или больше это излучение принадлежит рентгеновской области спектра. [c.9]

При самопроизвольном распаде, т. е. при радиоактявности, происходит испускание альфа- или бета-частиц. Испускание этих частиц иногда сопровождается излучением электромагнитной энергии в виде гамма-квантов. [c.205]

Ранее мы видели, что молекула (или атом), моделируемая простым гармоническим осциллятором с собственной частотой (Оо, после воздействия на нее мгновенного импульса излучала бы электромагнитную энергию на круговой частоте шо в течение промежутка времени, определяемого либо постоянной радиационного затухания, либо столкновительными процессами. Ниже мы покажем, что ограниченный период испускания приводит к конечной спектральной ширине излучения. Для этого воспользуемся полуклассической моделью. Этот так называемый подход Лоренца позволяет без излишних математических усложне- [c.109]

Остановимся подробнее на понятии теплового равновесия, очень важном для последующего изложения, в значительной мере связанного с изучением энергетики п юцессов излучения и поглощения света. Для этого полезно обратиться к термодинамическому рассмотрению явлений внутри замкнутой полости. Пусть стенки этой полости полностью отражают падающий на них свет. Поместим в полость какое-либо тело, излучающее световую энергию. Внутри полости возникнет электромагнитное поле и в конце концов ее заполнит излучение, находящееся в состоянии теплового равновесия с телом. Равновесие наступит и в том случае, когда каким-либо способом нацело устранится обмен теплом исследуемого тела с окружающей его средой (например, будем проводить этот мысленный опьгг в вакууме, когда отсутствуют явления теплопроводности и конвекции). Лишь за счет процессов испускания и поглощения света обязательно наступит равновесие излучающее тело будет иметь температуру, равную температуре электромагнитного излучения, изотропно заполняющего пространство внутри полости, а каждая выделенная часть поверхности тела будет излучать в единицу времени столько энергии, сколько она поглощает. При этом равновесие должно наступить независимо от свойств тела, помещенного внутрь замкнутой полости, влияющих, однако, на время установления равновесия. Плотность энергии электромагнитного поля в полости, как показано ниже, в состоянии равновесия определяется только температурой. [c.400]

Итак, сущность явления внутренней конверсии состоит в том что возбужденное атомное ядро переходит в состояние с меньшей энергией путелт непосредстверп[ой передачи энергии возбуждения электрону, входящему в состав электронной оболочки атома. Испускание электронов конверсии обусловлено непосредственным электромагнитным взаимодействием ядра с электронами оболочки. Электрон конверсии имеет энергию меньшую энергии возбуждения [c.259]

Пусть атомарный газ находится в замкнутом объеме при изотермических условиях. В том же объеме присутствует, естественно, и электромагнитное поле, обусловленное тепловым излучением. Как было выяснено в главе XXXVI, рассматриваемая система, состоящая из газа и теплового излучения, будет находиться в термодинамическом равновесии, если газ и излучение обладают одной и той же температурой, атомы подчинены распределению Максвелла—Больцмана, а излучение — формуле Планка. Однако термодинамическое равновесие системы не означает, что энергия каждого атома газа сохраняется неизменной. Между атомами и полем осуществляется постоянный обмен энергией. Атомы излучают и поглощают фотоны, переходя из одних состояний в другие происходит и обмен импульсами между атомом и полем — импульс изменяется в процессе испускания и поглощения фотона (см. 184). Между атомами газа осуществляется также обмен импульсами и энергией при их столкновениях между собой. Однако ни один из этих процессов не нарушает термодинамического равновесия системы в целом и соответствующих ему законов распределения атомов по энергиям и скоростям, равно как и распределения энергии излучения по спектру. [c.735]

Мезонные теории ядерных сил строятся по аналогии с квантовой электродинамикой. Как известно, в квантовой электродинамике электромагнитное поле рассматривается совместно со связанными с ним частицами — фотонами. Оно как бы состоит из фотонов, которые являются его квантами. Энергия поля равна сумме энергии квантов. Фотоны возникают (исчезают) при испускании (поглощении) электромагнитного излучения (например,. света). Источником фотонов является электрический заряд. Взаимодействие двух зарядов сводится к испусканик> фотона одним зарядом и поглощению его другим. При такой постановке вопроса становится возможным рассмотрение новых, явлений, относящихся к классу взаимодействий излучающих систем с собственным полем излучения. Этим путем удается,, например, объяснить аномальный магнитный момент электрона и мюона (см. 10, п. 3 И, п. 6), лэмбовский сдвиг уровней в тонкой структуре атома водорода и ряд других тонких эффектов. [c.9]

Допустим, что в полость, окруженную оболочкой с идеально отражающими стенками, помещено тело. Излучение, иепускаемое телом, не рассеивается по всему пространству, а, отражаясь от стенок, сохраняется в полости, падая вновь на тело и частично поглощаясь в нем. В таких условиях никакой потери энергии в системе тело — излучение не происходит. Однако это еще не означает, что тело и излучение находятся в равновесии между собой. Энергия такой системы содержится частично в виде энергии излучения, т. е. электромагнитных волн, а частично — в виде внутренней энергии тела. Состояние системы будет равновесным, если с течением времени распределение энергии между телом и излучением не меняется. Поместим внутрь полости нагретое тело (твердое, жидкое или газообразное). Если в единицу времени тело испускает больше, чем поглощает (или наоборот), то температура его понижается (или повышается). При этом испускание [c.130]

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]

К формуле (2.2.1) Планк пришел, опираясь на формулу Вина (2.1.9) и исследуя равновесие между процессами испускания и поглощения электромагнитного излучения равновесным коллективом линейных гармонических осцилляторов (так называемых вибраторов Герца). Он рассматривал энтропию осцилляторов, в частности вторую производную энтронии S по средней энергии осциллятора < >. Обратная величина этой производной фактически есть средняя квадратичная флуктуация энергии [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...