Spontánní emise

z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Přejít na navigaci Přejít na hledání

Spontánní emise neboli spontánní emise je proces samovolné emise elektromagnetického záření kvantovými systémy ( atomy , molekuly ) při jejich přechodu z excitovaného stavu do stabilního.

Spontánní emise fotonu

Fenomenologická definice Alberta Einsteina

Frekvence spontánního elektromagnetického záření je určena rozdílem energií i - té a k - té úrovně systému:

Pokud je populace na úrovni s energií je rovný , pak se síla spontánní emise rovná:

kde Je pravděpodobnost přechodu z i - té úrovně na k - tou úroveň.

Celková pravděpodobnost spontánní emise:

Síla oscilátoru :

Je rychlost spontánní relaxace konstantní?

Rychlost spontánní relaxace, fenomenologicky zavedená Einsteinem, byla dlouho považována za vnitřní inherentní vlastnost atomů (molekul). V termodynamické rovnováze s okolím je jedním z nejdůležitějších znaků této vlastnosti její nevratnost. Tato vlastnost je způsobena interakcí atomu (molekuly) s nekonečným počtem režimů vakuového stavu . Změna počtu režimů vede ke změně rychlosti spontánní relaxace. Abyste toho dosáhli, můžete umístit atom do rezonátoru[1] .

Uvažujme jednoelektronový atom se dvěma energetickými hladinami a rozdělené mezi sebe podle hodnoty ... Střední čtverec amplitudy elektrického vakuového pole se rovná , kde - náchylnost prostředí, - objem prostoru, ve kterém se záření šíří. Energie, která je vyzářena v jednom režimu, se rovná , tady Je maticovým prvkem elektrického dipólu. Tato frekvence se nazývá vakuová Rabiho frekvence.

Pravděpodobnost emise fotonu, tzv - Einsteinův koeficient se rovná

tady počet režimů v jednotkovém frekvenčním rozsahu (hustota režimu).

Pravděpodobnost nalezení atomu v excitovaném stavu najednou po jeho vzrušení na úroveň je rovný ...

Příčina spontánní emise

Proces spontánní emise nelze vysvětlit z hlediska původní verze kvantové mechaniky, kde sice docházelo ke kvantování energetických hladin atomu, ale ke kvantování elektromagnetického pole. Excitované stavy atomů jsou přesná stacionární řešení Schrödingerovy rovnice . Atomy tedy musí zůstat v excitovaném stavu neomezeně dlouho. Příčinou spontánní emise je interakce atomu s nulovým bodem kmitů elektromagnetického pole ve vakuu. Stavy atomu přestávají být stacionární v důsledku působení složky vibrací nulového bodu s frekvencí rovnou frekvenci emitovaného kvanta [2] .

viz také

Poznámky (upravit)

  1. od Serge, KLleppner, 1989 .
  2. A.B. Migdal , V.P. Krainov. Kapitola 1. Rozměrové a modelové odhady. 4. Odhady v kvantové elektrodynamice. Nulové kmity elektromagnetického pole // Přibližné metody kvantové mechaniky. - Moskva: Nauka, 1966. - S. 47-50.

Literatura