Spontana emisija

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje

Spontana emisija ali spontana emisija je proces spontanega oddajanja elektromagnetnega sevanja s strani kvantnih sistemov ( atomov , molekul ) med njihovim prehodom iz vzbujenega stanja v stabilno.

Spontana emisija fotona

Fenomenološka definicija Alberta Einsteina

Frekvenca spontanega elektromagnetnega sevanja je določena z razliko med energijami i- te in k- te ravni sistema:

Če je populacija na nivoju z energijo je enako , potem je moč spontane emisije enaka:

kje Je verjetnost prehoda z i- na k- to raven.

Skupna verjetnost spontane emisije:

Moč oscilatorja :

Ali je stopnja spontane sprostitve konstantna?

Hitrost spontane relaksacije, ki jo je fenomenološko uvedel Einstein, je dolgo veljala za intrinzično lastnost atomov (molekul). V termodinamičnem ravnovesju z okoljem je eden najpomembnejših znakov te lastnosti njena ireverzibilnost. Ta lastnost je posledica interakcije atoma (molekule) z neskončnim številom načinov vakuumskega stanja . Sprememba števila načinov vodi v spremembo hitrosti spontane sprostitve. Če želite to doseči, lahko atom postavite v resonator[1] .

Razmislite o atomu z enim elektronom z dvema energijskima nivojema in med seboj razdeljeni po vrednosti ... Povprečni kvadrat amplitude električnega vakuumskega polja enaka , kje - občutljivost okolja, - prostornina prostora, v katerem se širi sevanje. Energija, ki se oddaja v enem načinu, je enaka , tukaj Je matrični element električnega dipola. Ta frekvenca se imenuje vakuumska frekvenca Rabi.

Verjetnost emisija fotona, znana kot - Einsteinov koeficient je enak

tukaj število načinov v frekvenčnem območju enote (gostota modov).

Verjetnost, da se naenkrat najde atom v vzbujenem stanju po njegovem vznemirjenju na raven je enako ...

Vzrok spontane emisije

Procesa spontane emisije ni mogoče razložiti s stališča prvotne različice kvantne mehanike, kjer je bila kvantizacija energijskih nivojev atoma, ni pa bilo kvantizacije elektromagnetnega polja. Vzbujena stanja atomov so natančne stacionarne rešitve Schrödingerjeve enačbe . Tako morajo atomi ostati v vzbujenem stanju za nedoločen čas. Vzrok za spontano oddajanje je interakcija atoma z ničelnimi nihanji elektromagnetnega polja v vakuumu. Stanja atoma prenehajo biti stacionarna zaradi delovanja komponente nihanja ničelne točke s frekvenco, ki je enaka frekvenci oddanega kvanta [2] .

Poglej tudi

Opombe (uredi)

  1. Serge, KLleppner, 1989 .
  2. A. B. Migdal , V. P. Krainov. Poglavje 1. Ocene dimenzij in modela. 4. Ocene v kvantni elektrodinamiki. Nič nihanja elektromagnetnega polja // Približne metode kvantne mehanike. - Moskva: Nauka, 1966. - Str. 47-50.

Literatura