Spontaniczna emisja

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Emisja spontaniczna , czyli emisja spontaniczna , to proces spontanicznej emisji promieniowania elektromagnetycznego przez układy kwantowe ( atomy , cząsteczki ) podczas ich przechodzenia ze stanu wzbudzonego do stabilnego.

Spontaniczna emisja fotonu

Fenomenologiczna definicja Alberta Einsteina

Częstotliwość spontanicznego promieniowania elektromagnetycznego jest określona przez różnicę między energiami i- tego i k- tego poziomu układu:

Jeśli populacja jest na poziomie energii jest równe , wtedy moc emisji spontanicznej jest równa:

gdzie Jest prawdopodobieństwem przejścia z i- tego poziomu na k- ty poziom.

Całkowite prawdopodobieństwo emisji spontanicznej:

Siła oscylatora :

Czy tempo spontanicznej relaksacji jest stałe?

Szybkość spontanicznej relaksacji, fenomenologicznie wprowadzona przez Einsteina, od dawna uważana jest za nieodłączną, nieodłączną właściwość atomów (cząsteczek). W równowadze termodynamicznej z otoczeniem jednym z najważniejszych znaków tej własności jest jej nieodwracalność. Ta cecha wynika z oddziaływania atomu (cząsteczki) z nieskończoną liczbą modów stanu próżni . Zmiana liczby modów prowadzi do zmiany szybkości spontanicznej relaksacji. W tym celu w rezonatorze można umieścić atom[1] .

Rozważmy jednoelektronowy atom z dwoma poziomami energii oraz podzielone między sobą według wartości ... Średni kwadrat amplitudy pola próżni elektrycznej równa się , gdzie - podatność środowiska, - objętość przestrzeni, w której propaguje się promieniowanie. Energia wypromieniowana w jednym trybie jest równa , tutaj Jest elementem macierzowym dipola elektrycznego. Ta częstotliwość nazywana jest próżnią częstotliwości Rabiego.

Prawdopodobieństwo emisja fotonu, znana jako - współczynnik Einsteina jest równy

tutaj liczba modów w zakresie częstotliwości jednostkowej (gęstość modów).

Prawdopodobieństwo znalezienia w danym momencie atomu w stanie wzbudzonym po jego podnieceniu do poziomu jest równe ...

Przyczyna emisji spontanicznej

Procesu emisji spontanicznej nie da się wytłumaczyć z punktu widzenia pierwotnej wersji mechaniki kwantowej, gdzie dokonywano kwantyzacji poziomów energetycznych atomu, ale nie było kwantowania pola elektromagnetycznego. Stany wzbudzone atomów są dokładnymi stacjonarnymi rozwiązaniami równania Schrödingera . Zatem atomy muszą pozostawać w stanie wzbudzonym w nieskończoność. Przyczyną emisji spontanicznej jest oddziaływanie atomu z oscylacjami punktu zerowego pola elektromagnetycznego w próżni. Stany atomu przestają być stacjonarne w wyniku działania składowej drgań punktu zerowego o częstotliwości równej częstotliwości emitowanego kwantu [2] .

Zobacz też

Notatki (edytuj)

  1. Serge, KLleppner, 1989 .
  2. A.B. Migdal , V.P. Krainov. Rozdział 1. Szacunki wymiarowe i modelowe. 4. Estymacje w elektrodynamice kwantowej. Zerowe oscylacje pola elektromagnetycznego // Przybliżone metody mechaniki kwantowej. - Moskwa: Nauka, 1966. - s. 47-50.

Literatura