Спонтанное и индуцированное излучение

СПОНТАННОЕ И ИНДУЦИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЯ. [c.316]

В состоянии термодинамического равновесия вероятность заполнения какого-либо энергетического уровня уменьшается с увеличением его энергии. Таким образом, в квантовой системе число частиц П2, находящихся в состоянии Е2, меньше, чем число частиц Hi в состоянии El. Другими словами, населенность верхнего уровня меньше, чем населенность нижнего. Кроме спонтанного и индуцированного излучения в такой системе может также происходить и поглощение электромагнитной энергии. Фотоны с энергией hv = E2—El поглощаются, а частицы с уровня Ei переходят на уровень Е2. Так как i> 2, поглощение является доминирующим. Индуцированные переходы 2-> i в этом случае лишь уменьшает коэффициент поглощения. [c.316]

Скорость обратных переходов I п, в результате которых испускаются фотоны частоты v , складывается из скоростей спонтанного и индуцированного излучения, причем скорость индуцированного испускания зависит от Lv Итак, [c.150]

Индуцированное и спонтанное излучения впервые были рассмотрены Эйнштейном. Им были теоретически введены коэффициенты спонтанного и индуцированного излучений Л и fi, получившие название коэффициентов Эйнштейна, а также установлено соотношение между ними. [c.7]

Сумма спектральных коэффициентов спонтанного и индуцированного излучения определяет спектральный коэффициент собственного излучения [c.27]

Спонтанное и индуцированное излучение [c.704]

СПОНТАННОЕ И ИНДУЦИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 705 [c.705]

СПОНТАННОЕ И ИНДУЦИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 707 [c.707]

Скорости спонтанного и индуцированного излучения [c.272]

После сделанных выше выводов о том, что химический потенциал теплового излучения равен нулю, взаимодействие двухуровневого атома с излучением черного тела (которым Эйнштейн воспользовался при выводе формулы для отношения интенсивностей спонтанного и индуцированного излучения) можно проанализировать с несколько иной точки зрения. Если А и А —два состояния атома и jth тепловой фотон, спонтанную и индуцированную эмиссию излучения можно представить следующими уравнениями [c.288]

В наиболее отчетливой форме идея о квантовой природе света была сформулирована А. Эйнштейном [44, 53], который ввел понятие спонтанного и индуцированного излучения. Известно, что основной характеристикой квантов является количество сосредоточенной в них энергии, которая пропорциональна частоте колебаний света и выражается равенством е=/гу, где е — энергия кванта. [c.10]

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

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]

Физически спектральная объемная плотность собственного излучения характеризует количество энергии, которое спонтанно и индуцированно испускается единицей объема среды за единицу времени, отнесенное к единице частотного интервала. [c.29]

Как упоминалось выше, собственное излучение элементарного объема среды складывается из спонтанного и индуцированного испускания. Спектральная [c.56]

Как следует из (1-118), собственное излучение среды складывается из спонтанного и индуцированного испускания, в связи с чем (2-69) можно представить следующим образом [c.81]

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]

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]

В последнем выражении члены поглощения и индуцированного излучения объединены в одном члене, пропорциональном /(со)(8). Другое слагаемое в правой части равно изменению /и (8) за единицу времени за счет спонтанного излучения. [c.65]

Спонтанное излучение некогерентно. В этом случае атомы источника излучают свет независимо друг от друга Фазы волн, испускаемых различными атомами, их поляризация и направления распространения никак не связаны между собой. Обычные источники света — пламена, лампы накаливания, газоразрядные трубки, люминесцентные лампы и пр. — излучают некогерентно. В них свечение вызывается либо столкновениями между атомами, совершающими тепловое движение, либо электронными ударами. Правда, в таких источниках наряду со спонтанным происходит и индуцированное излучение. Однако оно возбуждается некогерентным спонтанным излучением, а потому и само некогерентно. Испускаемый свет характеризуется большей или меньшей степенью беспорядка. Максимальный беспорядок достигается в равновесном излучении в полости. В нем представлены всевозможные фазы и частоты, всевозможные направления колебаний, всевозможные направления распространения света. Если заимствовать терминологию из акустики и радиотехники, то можно сказать, что указанные источники света генерируют не правильные или упорядоченные волны, а шумы, пригодные только для освещения, грубой сигнализации, получения изображений, фотографирования и пр., но не для передачи речи, телевидения и т. д., осуществляющихся посредством радиоволн, излучаемых радиостанциями. [c.709]

Принцип работы усилителя электромагнитного излучения (лазера или мазера) можно уяснить на примере рассмотрения взаимодействия произвольной системы, состоящей, например, из совокупности атомов или молекул, которые могут находиться только в двух энергетических состояниях Ех и Е , с внешним электромагнитным излучением. Если полное число атомов равно М, а числа атомов в состояниях с энергиями Ех и Ец равны соответственно и N0 М—К - -Мо), то при воздействии на данную систему электромагнитного излучения частоты 10 = в ней будут происходить спонтанные и индуцированные переходы атомов между этими состояниями с испусканием и поглощением фотонов, причем атомы, находившиеся в верхнем энергетическом состоянии, будут переходить в нижнее состояние с вероятностью, равной [c.160]

Первое (ограниченное) определение утверждает, что полное испускание представляет собой сумму индуцированного излучения и спонтанного, тогда как полное поглощение является только индуцированным поглощением. Эта формулировка приводит [c.325]

Достаточно одному атому хрома совершить спонтанный переход с метастабильного уровня на основной с испусканием фотона, как возникает лавина фотонов, вызванная индуцированным излучением атомов хрома, находящихся в метастабиль-ном состоянии. Если направление движения первичного фотона строго перпендикулярно плоскости зеркала на торце рубинового цилиндра, то первичные и вторич- [c.316]

Согласно вычислениям (см. упражнение 247) величина 1/сг определяется временами жизни атома на уровнях т, п, обусловленными спонтанными переходами и тушащими столкновениями. С другой стороны, произведение o ((u)u( o) равно числу переходов, индуцированных излучением в единицу времени и в расчете на один атом в единице объема. Поэтому зависимость от комбинации Ь и) и(са)1а имеет простое физическое толкование [c.778]

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]

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]

Спектральный коэффцциент индуцированного излучения зависит от распределения спектральной интенсивности излучения в рассматриваемой точке но различным направлениям. Между коэффициентами спонтанного и индуцированного излучения имеет место следующая связь [c.28]

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]

Спонтанное и индуцированное излучение классических систем. Если ускорение заряженной частицы не равно нулю, то из решения уравнений Максвелла с заданным током можно найти интенсивность спонтанного (от лат. 8роп1апеи8 — самопроизвольный) излучения электромагнитных волн. Для того чтобы учесть эффекты взаимодействия частиц с полем, и найти, в частности, интенсивность индуцированного излучения, необходимо рассматривать частицы и электромагнитное поле как единую систему. [c.409]

Кинетические уравнения, определяющие изменения населенностей уровней энергии системы и изменение числа фотояов п за счет спонтанного и индуцированного излучения (поглощения), имеют вид (см., например, [10]) [c.194]

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]

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]

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]

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]

Очевидно, самопроизвольное испускание спонтаннее излучение), а следовательно, и коэффициент излучения v не зависят от наличия излучения в веществе. Однако помг-мо спонтанного излучения присутствует еще нбг/цмрованнсе излучение в результате реакций 3, 8, 12 (табл. 4.2.1). Наг-дем спектральную плотность энергетической яркости для состояния термодинамического равновесия. Для этого воспользуемся трактовкой индуцированного излучения поЭйг -штейну. [c.149]

Предположим теперь, что с такой системой взаимодействует излучение частоты равной частоте перехода Е- Е - Это излучение будет стимулировать два встречных процесса поглощение, приводящее к переходу атомов с нижнего уровня на верхний, и испускание излучения, сопровождающееся переходом частиц с верхнего-уровня на нижний. Важной особенностью подобных процессов является то, что они управляются полем излучения их вероятность, тем больше, чем больше плотность энерпш поля излучения на частоте перехода 0i2- Испускаемое при этом излучение называют стимулированным, индуцированным или вынуоюденным. В отличие от него испускание, происходящее самопроизвольно, независимо or поля, называют спонтанным. [c.334]

Источники спонтанного некогерентного О. и. на основе накопителей получили широкое распространение. На накопителе можно устанавливать нсск. ондуляторов, а на каждом канале О. и. — неск. установок для разл. исследований. Источники спонтанного когерентного и индуцированного О. и. для НК- и оптич, диапазонов длин волн также базируются как на существующих электронных ускорителях, так и на специализпров, ускорителях и накопителях для таких источников. Теория, эксперим. исследования и первый опыт эксплуатации показали, что ондуляторные источники расширят область использования когерентного излучения. [c.408]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...