Квантовая теория взаимодействия излучения и вещества

Наблюдаемые спектры характеризуются не только положениями полос и линий излучения или поглощения на шкале частот, но и их интенсивностями (яркостями) В квантовой теории взаимодействия электромагнитного излучения и вещества (атомов и молекул) показывается, что в случае простого поглощения или излучения, когда происходит переход между двумя стационарными энергетическими состояниями молекул (между уровнями энергии) с поглощением или излучением только одного кванта, интенсивность линии или полосы определяется квадратом так [c.337]

Интенсивность ионизирующих излучений по-разному ослабляется различными веществами. Процесс взаимодействия излучений с веществом носит сложный характер. Физическая картина ослабления интенсивности излучений объясняется на основе квантовой теории. Установлено, что [c.116]

В настоящее время доказано, что химические, оптические, механические и другие свойства элементов в основном определяются строением электронных оболочек атомов и поведением электронов в поле сил. Структура электронных оболочек отдельных атомов зависит от характера взаимодействия электронов с ядром. Теория этого взаимодействия, так же как и других вопросов, связанных со строением вещества, составляет содержание квантовой механики атома. В основу квантовомеханического рассмотрения систем, состоящих из микрочастиц, положен принцип дискретного, прерывного изменения определенных величин, характеризующих систему. Первоначально этот принцип был формулирован в связи с проблемой распределения интенсивности излучения в спектре абсолютно черного тела, а затем явился логическим следствием более общих математических основ квантовой механики. Термин квантовая подчеркивает коренное отличие механики микрочастиц от классической механики Ньютона, согласно которой величины, характеризующие систему, изменяются непрерывно, но не дискретно. Например, полная энергия частицы, находящейся под действием сил, в классической механике может иметь любые значения в квантовой механике полная энергия может изменяться только порциями, или квантами. [c.8]

Классическая теория постоянного или выпрямленного электрического тока в электролитах основана на предположении квазистационарных процессов. С одной стороны, квазистационарные процессы играют важную роль в познании прохождения электрического тока жидких веществ, обладающих свойствами е, ц и V. С другой стороны, быстропеременные во времени процессы, взаимосвязанные с электромагнитным излучением источника и взаимодействием с веществом на границе раздела фаз металл-электролит, зависящие от концентрации по времени, изменяющей электропроводность, зависящие от концентрации, плотности тока и поляризации , а также существование изменяющегося двойного электрического слоя на границе раздела двух фаз позволяют рассматривать электродную систему как бесконечно изменяющуюся в пространстве и времени под воздействием постоянно действующего возмущения. Рассматривая такую систему, отметим, что между электродами п электролитом происходит обмен энергии, имеет место переход материн иоп частицы с электрода в электролит и из электролита в электрод. Почи), ижу во всяком потоке электромагнитного излучения заключается не только определенная энергия, но и определенный импульс, всегда совпадающий с направлением излучения, то, следовательно, квант энергии заключает в себе определенный квант импульса, который и сообщает материальной частице толчок, совершая таким образом работу выхода материальной частицы. При переходе заряженной частицы с поверхности электрода в электролит происходит потеря (отражение) энергии, зависящая от диэлектрических и магнитных свойств среды, под влиянием которых существует та или иная контактная разность потенциалов электрод—электролит. С точки зрения волновой теории отражение происходит без изменения длины волны. Исходя же из квантовой теории длина волны может изменяться, если изменится размер кванта энергии. [c.60]

Соотношения (1.25) — (1.30) относятся к числу наиболее фундаментальных соотношений современной физики, на которых, как показано выше, базируется, в частности, квантовомеханическая теория поглощения и излучения (теории рассеяния мы коснемся ниже в гл. 8). Вообще говоря, строгое рассмотрение вопроса о взаимодействии света с веществом может быть получено в рамках квантовой электродинамики, принимающей во внимание как квантовые свойства молекул, так и квантовые свойства поля. К сожалению, однако, практическая невозможность найти точные решения основных уравнений квантовой оптики и необходимость пользоваться теорией возмущений пока сильно ограничивают область ее применения. Поэтому в подавляющем большинстве современных спектроскопических исследований (как экспериментальных, так и теоретических) в основу рассмотрения кладутся квантовомеханические представления, в которых, как уже отмечалось, свойства атомов и молекул описываются с квантовой, а свойства электромагнитного поля с классической точек зрения. Следует подчеркнуть в связи с этим, что в настоящее время нет известных оптических и спектроскопических фактов [c.19]

В настоящее время отсутствует удовлетворительная теория взаимодействия ионизирующих излучений (рентгеновские и -р-лучи, электроны, протоны, нейтроны, а-частицы и т. д.) с веществом даже для сравнительно простых неорганических систем. Очевидно, еще более сложным является описание процессов взаимодействия ионизирующей радиации с живыми клетками. Ясно, однако, что при построении теории биологического действия излучений необходим учет квантового характера взаимодействия излучения с клеткой, так как из-за дискретности энергетического спектра составляющих ее молекул она может поглощать энергию только квантами. Ионизирующие излучения приводят к ионизации и возбуждению молекул клетки как ионы, так и возбужденные молекулы часто превращаются в свободные радикалы. [c.69]

Исследование взаимодействия излучения с веществом до сих пор представляет собой один из наиболее важных способов получения сведений об окружающем нас мире. Самый простой способ регистрации электромагнитного излучения — это зрение, с помощью которого мы делаем определенные заключения о предметах, об их форме, размере, цвете и т. п. Явления дифракции, отражения, преломления, рассеяния и поляризации электромагнитного излучения, наблюдаемые при его взаимодействии с веществом, обусловлены волновой природой излучения. Некоторые другие явления, например фотоэлектрический эффект, требуют, чтобы излучение состояло из частиц, называемых фото- нами. Установление этого факта было одним из первых свидетельств в пользу квантовой теории, которая развилась в современную квантовую механику. [c.488]

Изучение электромагнитного излучения, его свойств и взаимодействия с веществом имеет очень большое значение для квантовой химии. Изучение пспускания электромагнитного излучения раскаленными телами заставило Макса Планка в 1900 г. постулировать квантование энергии. Результаты атомной спектроскопии, т. е. исследований поглощения и испускания электромагнитного излучения микроскопической системой, побудили Нильса Бора выдвинуть в 1913 г. первую приемлемую теорию атома (атома водорода). Почти все имеющиеся подробные сведения о строении атомов и молекул получены из исследований их взаимодействия с электромагнитным излучением. [c.9]

Спектральные и оптические исследования являются важнейшими способами изучения энергетического строения вещества в газообразном, жидком или твердом состояниях. Их развитие в значительной мере обусловливает общее развитие теории квантовых процессов и взаимодействие вещества со светом и другими излучениями. В результате спектральных исследований кристаллов, играющих важную роль в науке, технике и промышленности, можно определить строение составляющих их частиц, а также судить о связях между этими частицами в кристаллах разных типов. Именно этими факторами определяются свойства кристаллов и возможности использования их в тех или иных целях. Существенно поэтому иметь наиболее полную картину спектральных особенностей кристаллов ряда важных химических соединений. [c.5]

Эйнштей показал, еще до развития квантовой теории излучения, что статистическое равновесие между излучением и веществом возможно только в том случае, когда наряду с вынужденным испусканием, пропорциональным плотности излучения, имеется спонтанное излучение, происходящее и в отсутствие внешнего излучения. Спонтанное излучение обусловлено взаимодействием атомной системы с нулевыми колебаниями электромагнитного поля. [c.451]

В соответствии с представлениями квантовой теории при взаимодействии излучения и вещества (например, при поглощении или испускании света) передача энергии происходит не непрерывно во времени, а прерывисто, отдельными целыми порциями-квантами лучистой энергии (их называют также световыми квантами и фотонами). Величина этих квантов пропорциональна частоте света у секг и равна /г-у, где к — универсальная постоянная Планка. Энергия световых квантов крайне мала (например, обычная электрическая лампочка излучает примерно 10 квантов в секунду), поэтому человеческий глаз не в состоянии ощутить мелькание отдельных квантов и воспринимает свет как непрерывное явление [38, 57]. ( Ощутимость глазом квантовой природы света возможна лишь при наблюдении в специальных условиях крайне слабых световых потоков, лежащих у порога зрительного восприятия [9]). Таким образом, волновые свойства света представляют собой статистическое явление, возникающее в результате суммированного воздействия громадного числа ничтожно малых световых квантов. [c.8]

Вращательное м колебательное движеште молекул ртзучается, как пра-вило, методами спектроскопии, в основе которой лежит рассмотрение закономерностей взаимодействия электромагнитной радиации с веществом, сопровождающегося процессами поглощения, излучения и рассеяния света. Современная спектроскопия базируется целиком на квантовой теории, в основе которой, в свою очередь, лежат фундаментальные квантовые законы, определяющие свойства атомов и молекул. [c.79]