Spontana emisija

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Spontana emisija ili spontana emisija je proces spontane emisije elektromagnetnog zračenja od strane kvantnih sistema ( atoma , molekula ) tokom njihovog prelaska iz pobuđenog stanja u stabilno.

Spontana emisija fotona

Fenomenološka definicija Alberta Ajnštajna

Frekvencija spontanog elektromagnetnog zračenja određena je razlikom između energija i - tog i k- tog nivoa sistema:

Ako je stanovništvo na nivou energije je jednako sa , tada je snaga spontane emisije jednaka:

gdje Je vjerovatnoća prelaska sa i - tog nivoa na k- ti nivo.

Ukupna vjerovatnoća spontane emisije:

Jačina oscilatora :

Da li je stopa spontane relaksacije konstantna?

Brzina spontane relaksacije, koju je fenomenološki uveo Ajnštajn, dugo se smatrala intrinzičnim svojstvom atoma (molekula). U termodinamičkoj ravnoteži sa okolinom, jedan od najvažnijih znakova ovog svojstva je njegova ireverzibilnost. Ova karakteristika je posledica interakcije atoma (molekula) sa beskonačnim brojem modova vakuumskog stanja . Promjena broja modova dovodi do promjene brzine spontane relaksacije. Da biste to postigli, možete staviti atom u rezonator[1] .

Zamislite atom sa jednim elektronom sa dva nivoa energije i podijeljene među sobom po vrijednosti ... Srednji kvadrat amplitude električnog vakuumskog polja jednaki , gdje - osjetljivost okoline, - volumen prostora u kojem se širi zračenje. Energija koja se zrači u jednom modu je jednaka , ovdje Je matrični element električnog dipola. Ova frekvencija se naziva vakuumska Rabi frekvencija.

Vjerovatnoća emisija fotona, poznata kao - Ajnštajnov koeficijent je jednak

ovdje broj modova u jediničnom frekvencijskom opsegu (gustina modova).

Vjerovatnoća pronalaženja atoma u pobuđenom stanju nakon njegovog uzbuđenja na nivou je jednako sa ...

Uzrok spontane emisije

Proces spontane emisije ne može se objasniti sa stanovišta originalne verzije kvantne mehanike, gde je postojala kvantizacija energetskih nivoa atoma, ali nije bilo kvantizacije elektromagnetnog polja. Pobuđena stanja atoma su tačna stacionarna rješenja Schrödingerove jednadžbe . Dakle, atomi moraju ostati u pobuđenom stanju neograničeno dugo. Uzrok spontane emisije je interakcija atoma sa oscilacijama elektromagnetnog polja nulte tačke u vakuumu. Stanja atoma prestaju biti stacionarna kao rezultat djelovanja komponente vibracija nulte tačke sa frekvencijom jednakom frekvenciji emitovanog kvanta [2] .

vidi takođe

Bilješke (uredi)

  1. Serge, KLleppner, 1989 .
  2. A. B. Migdal , V. P. Krainov. Poglavlje 1. Procjene dimenzija i modela. 4. Procjene u kvantnoj elektrodinamici. Nulte oscilacije elektromagnetskog polja // Približne metode kvantne mehanike. - Moskva: Nauka, 1966. - S. 47-50.

Književnost