Akademik

СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ: (спонтанное испускание), самопроизвольное испускание эл.-магн. излучения атомами и др. квант. системами, находящимися на возбуждённых уровнях энергии (см. КВАНТОВЫЙ ПЕРЕХОД). В отличие от вынужденного излучения, С. и. не зависит от воздействия на квант. систему внеш. эл.-магн. излучения, и его закономерности определяются исключительно св-вами самой системы подобно др. типам спонтанных (самопроизвольных) процессов (напр., радиоактивному распаду, превращению молекул при мономолекулярных реакциях). С. и. возникает при спонтанном квант. переходе возбуждённой системы с более высокого уровня энергии ?i на более низкий ?k и характеризуется частотой nik испускаемого фотона с энергией hnik=?i-?k (где h — Планка постоянная) и вероятностью Aik., равной среднему числу фотонов, испускаемых квант. системой в единицу времени (см. ЭЙНШТЕЙНА КОЭФФИЦИЕНТЫ). Если число атомов и молекул на возбуждённом уровне энергии ?i (населённость уровня) равно Ni, то мощность С. и.— энергия фотонов, испускаемых в 1 с, равна NiAikhnik; она определяет интенсивность С. и., к-рая остается постоянной при постоянстве Ni. Если задано начальное число возбуждённых систем Ni0, а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. NI будет убывать со временем t по закону Ni=Ni0exp(-Ait), где Ai=SАik — полная вероятность С. и. при переходах системы с уровня энергии ?i на все более низкие уровни энергии ?k. Чем больше Аi, тем быстрее затухает со временем С. и. и тем меньше время жизни ti=1/Ai на уровне ?i.

Вероятность Aik С. и., являющаяся важнейшей хар-кой квант. перехода, зависит от св-в уровней, между к-рыми происходит переход. Для дипольного излучения Аik пропорционально кубу частоты перехода и квадрату дипольного момента перехода (см. ДИПОЛЬ); в видимой области спектра она =108 с-1, что соответствует временам жизни возбуждённых уровней энергии =10-8 с. В спектроскопии часто пользуются вместо вероятностей Аik безразмерными вероятностями jk=Aik/A0, т. н. силами осцилляторов (А0 — вероятность, принятая за 1 и дающая такой же закон затухания С. и., как и для дипольного излучения упруго связанного эл-на согласно классич. теории).