Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 205. Вынужденное излучение света. Квантовые генера-
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 205. Вынужденное излучение света. Квантовые генера-
торы. Представление о квантовых энергетических уровнях ато- мов было введено в физику Н. Бором в 1913 г. Оно очень естественно объяснило линейчатые атомные спектры как резуль- тат процессов с п о н т а н н о г о (самопроизвольного) и з л у ч е- н и я и р е з о н а н с н о г о (избирательного) п о г л о щ е н и я света атомами (рис. 361, а и б). В 1919 г. Эйнштейн показал, что наряду с процессами спонтанного излучения и резонанс- ного поглощения существует третий процесс — вынужденное (индуцированное) излучение. По Эйнштейну свет резонансной частоты, т. е. той частоты, которую атомы способны поглощать, переходя на более высокий энергетический уровень, должен вы- зывать высвечивание атомов, уже находящихся на этом верхнем уровне (рис. 361, в), если таковые имеются в среде. Характерная особенность вынужденного излучения состоит в том, что испускаемый свет неотличим от вынуждающе-
1 ) Самый низкий энергетический уровень называется основным, все осталь- ные уровни — возбужденными. Гл. XXII. Строение атома 485
к а м — п о ч а с т о т е, ф а з е, п о л я р и з а ц и и и н а- п р а в л е н и ю р а с п р о с т р а н е н и я. Это означает, что вы- нужденное излучение добавляет в световой пучок точно такие же кванты, какие уводит из него резонансное поглощение. По- этому на опыте проявляется только разность поглощенного и вынужденного излучения. П о г л о щ а ю т свет атомы, нахо- Рис. 361. а) Спонтанное излучение света: 1 — в результате столкно- вения с другим атомом или с электроном, или в результате поглощения светового кванта атом перешел на один из своих верхних уровней W (для простоты на схеме указаны только два квантовых уровня W и W ), 2 — через некоторое время возбужденный атом сам по себе (без внешних воздействий) переходит на нижний уровень W , испуская световой квант hν = W − W
. б) Резонансное поглощение света: 1 — атом, находящийся на уровне W , облучается светом с частотой ν = W
h (резонансная частота), 2 — атом поглощает из светового пучка один квант hν = W
− W
и переходит на уровень W ; световой пучок ослабляется; 3 — возбужденный атом при столкновении с другим атомом отдает ему энергию и возвращается на уровень W (он может вернуться на уровень W или перейти на другой уровень, расположенный ниже уровня W , также и путем излучения светового кванта). в) Вынужденное излучение света: 1 — атом, находящийся на верхнем уровне W , облучается светом резонансной частоты, 2 — атом испускает квант hν = W
− W
в направлении падающего светового пучка, который в результате этого усиливается; атом переходит при этом на нижний уровень W
и з л у ч а ю т же атомы, находящиеся на в е р х н е м уровне. Ввиду этого, если среда содержит на нижнем уровне больше атомов, чем на верхнем, то преобладает поглощение и световой пучок ослабляется средой. Напротив, если больше населен верхний уровень, то преоб-
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|