Спонтанное излучение

Свойство веществ люминесцировать, т. е. отдавать в виде излучения поглощенную световую энергию, присуще не всем органическим веществам. Известно, что при абсорбции света поглощенный квант вызывает переход электронов в молекуле на более высокий энергетический уровень, т. е. приводит молекулу в возбужденное состояние. В зависимости от времени спонтанного излучения аккумулированной энергии в впде светового излучения наблюдаются раз.чичные виды люминесценции, а именно флуоресценция и фосфоресценция. Полосы люминесценции, как правило, смещены по сравнению с полосой поглощения к красному концу спектра. [c.213]

ДЬ v)dv =hvp(v) З( Vl - V2)o2l( ) iv/8л/lvЗ, где a2l(v) iv — вероятность спонтанного излучения в интервале iJv. [c.97]

Подавляющее большинство экспериментальных данных свидетельствует о том, что в плазме столба дугового разряда, проходящего в атмосфере различных газов при давлениях, близких к атмосферному, имеет место локальное термодинамическое равновесие [838, 186, 769, 661]. В условиях такого равновесия при большой концентрации электронов в плазме и максвелловском распределении их по скоростям, когда возбуждение происходит, главным образом, путем соударений с электронами и число актов разрушения возбужденных состояний без излучения света много меньше числа актов спонтанного излучения атомов, концентрация Пд атомов (или ионов) данного элемента описывается известной формулой Больцмана [c.86]

Предиссоциация возникает при пересечении потенциальных кривых двух различных возбужденных электронных состояний и наличия канала безызлучательного внутримолекулярного обмена энергией между ними. На рис. 3.3 показано пересечение потенциальных кривых для молекулы 5г- Так как диффузная область возникает при увеличении ширины линии отдельных вращательных переходов, то прежде всего нужно рассмотреть, чем определяется ширина линии в отсутствие безызлучательного перехода. В отсутствие молекулярных столкновений частицы остаются в возбужденном состоянии некоторый промежуток времени (радиационное время жизни то) порядка 1/Л, где Л — коэффициент Эйнштейна для спонтанного излучения. Спектральная линия имеет минимальную конечную ширину — естественную ширину линии, которая связана с радиационным временем жизни соотношением, основанным на принципе неопределенности Гейзенберга [c.51]

С вероятностью перехода связана одна из важнейших характеристик возбужденных состояний — их время жизни. Время жизни т обратно пропорционально вероятности спонтанного излучения [c.202]

Теперь ясно, что диффузная область в спектре возникает при наличии достаточно быстрого безызлучательного перехода, вызывающего существенное уширение линий. Однако, если безызлучательный переход происходит всего лишь в 10 раз быстрее, чем спонтанное излучение (обычно Л<10 с ), большинство молекул, находящихся в первом возбужденном состоянии, будет переходить во второе возбужденное состоя- [c.52]

Работа лазеров основана на получении вынужденного излучения от возбужденной системы, а не на спонтанном излучении, которое мы рассматривали до этого. Чистое вынужденное излучение наблюдается только в системах, где заселенность возбужденного состояния больше, чем основного состояния, — ситуация, называемая инверсией заселенности (см. разд. 2.3). Наша основная цель здесь — описать способы достижения инверсии, но сначала мы должны понять основные принципы действия лазера. [c.141]

Вынужденная люминесценция, которую мы рассмотрели выше, характеризуется конечным спонтанным излучением, которое является некогерентным, т. е. оно случайно не только по времени, но и по основным характеристикам фазе, поляризации, направлению распространения. [c.434]

До сих пор вывод из микроскопических уравнений был достаточно прямолинейным. Однако теперь следует учесть, что имеются потери вследствие утечки излучения через концевые зеркала, а также вследствие спонтанного излучения атомов в другие моды. Кроме того, существует шум, обусловленный случайностью излучения. Эти эффекты в данном случае учитывают, добавляя член. [c.308]

Найдите уравнение для его средней матрицы плотности и покажите, что при I —> 00 оба уровня равно заполнены. Таким образом, температура стремится к бесконечности из-за того, что в (14.3.15) не было включено затухание, обусловленное спонтанным излучением. [c.356]

Энергия может излучаться двумя различными путями — за счет спонтанного излучения и стимулированного (вынужденного) излучения. Вероятность того, что одиночная молекула в возбужденном состоянии начнет спонтанно излучать энергию, пропорциональна кубу разности энергий данного возбужденного и основного состояний ку. С другой стороны, вынужденное испускание вызывается излучением с резонансной частотой V. Если имеются две частицы X и , находящиеся на уровнях, энергии которых отличаются на кх, то вероятность поглощения фотона [c.346]

В процессе 4 внутренняя энергия частицы В повыщается (El > Ej), а при индуцированном излучении 5 внутренняя энергия частицы В уменьшается (Е < Ej). Кроме указанных, возможен процесс спонтанного излучения [c.64]

При индуцированном излучении образующийся фотон имеет тот же волновой вектор, какой был у налетающего фотона. При спонтанном излучении образующийся фотон может иметь любое направление. [c.64]

Излучательные переходы между энергетическими уровнями происходят с определенными вероятностями. Вероятность спонтанного излучения А (с ), в результате которого система переходит с верхнего энергетического уровня и на нижний /, связана с вероятностями вынужденного излучения Д / и поглощения Ви, соотношениями [c.332]

С вероятностью перехода связана еще одна важная характеристика возбужденных состояний — их время жизни (т). Величина г обратно пропорциональна вфо-ятности спонтанного излучения Аф [c.332]

Из этих выражений следует, что вероятность испускания фотона отлична от нуля и в том случае, когда в начальном состоянии не было фотонов ( гоа = 0). Такое излучение называют спонтанным излучением. Часть излучения, интенсивность которого [c.449]

Если наряду со спонтанным излучением имеются другие причины, уменьшающие вероятность пребывания системы в возбужденном состоянии, то ширина возбужденного уровня, согласно (96,2), будет равна сумме парциальных ширин, обусловленных различными процессами уширения. [c.460]

Фотодиссоциация молекул. Широкие полосы поглощения молекул позволяют использовать большое количество энергии световой накачки. Излучение атомов, полученных в результате диссоциации, происходит в узких характеристических линиях спонтанного излучения атомов. При фотодиссоциации двухатомных молекул обычно один атом оказывается в возбужденном состоянии, а другой— в основном [c.676]

Если переходы типов 1 и 2 являются действительно g <—> g- или м-нереходами, то испускаемое или поглощаемое излучение должно быть магнитным дипольным или электрическим квадрупольным (или и тем и другим) [32, 73]. Сказанное выше подтверждено для спектров свободных ионов космического происхождения в случае типа 2, но в таких случаях это возможно только потому, что время между дезактивирующими столкновениями (от водящими энергию от возбужденных состояний) достигает 10— 10 сек даже при температурах 10 °К, так как плотность вещества составляет только —10" —10" г/см . Эйнштейновские полупериоды жизни для спонтанного излучения меньше этих величин [46], и, следовательно, может испускаться электрическое квадрупольное или магнитное диполь-ное излучение (или и то и другое). [c.261]

Отрицательная ХПЯ соответствует инверсной заселенности верхнего зеемановского уровня. Избыток энергии отрицательно поляризованных ядерных спинов может освободиться в виде энергии электромагнитного излучения. Однако вероятность спонтанного излучения изолированного ядерного спина пренебрежимо мала, порядка 10-25 с-1 это соответствует времени излучательной релаксации 10 5 с. Ясно, что процессы безызлучательной релаксации происходят намного быстрее и поэтому исключают возможность [c.27]

Излучат. К. п. могут быть спонтанными и вынужденными. Спонтанное излучение (нсп>скание) происходит независимо от внеш. воздействия на мол. систему. Вероятность спонтанного излучения, сопровождающегося испусканием квантов электрочагн, энергии и переходом мол. системы с п-го энергетич. уровня на /п-й, характеризуется коэф. Эйнштейна средним числом квантов, испускаемых системой за I с и отнесенных к числу молекул в системе. Вероятность поглощения и вынужденного испускания зависит от плотности электромагн. излучения и характеризуется коэф. Эйнштейна и В , равными соотв. числу квантов злеггромагн. поля, к-рое поглощается или вынужденно испускается системой в среднем в расчете на I молекулу за I с при единичной плотности излучения. Связь между коэф. В , В была получена А. Эйнштейном на основе термодинамич. рассмотрения и впоследствии строго обоснована в квантовой электродинамике. Она выражается соотношениями [c.368]

Частоту излучения лазеров всех типов можно менять в тех или иных пределах. В газовых лазерах небольшие изменения длины лазерного резонатора, наложение внешнего электрического или магнитного поля позволяют несколько смещать длину волпы генерируемого излучения, которое, разумеется, всегда остается в пределах ширины линии спонтанного излучения. [c.374]

Ядра изолированы от окружающей их решетки электронными оболочками и не могут отдать избыточную энергию путем соударений. Вероятность спонтанного (самопроизвольного) излучения в радиоволновом диапазоне ничтожно мала (например, время жизни протона в возбужденном состоянии равно лет). Существует, однако, безызлучательный путь отдачи энергии ядрами, называемый релаксацией. Дело в том, что в каждом образце, содержащем магнитные ядра, возникают слабые флуктуирующие (хаотически меняющиеся) локальные магнитные поля, обусловленные межмолекулярными и внутримолекулярными движениями. Эти магнитные поля содержат весь спектр колебаний, в том числе и тех, которые совпадают с частотой ларморовой прецессии магнитных ядер данного изотопа. Соответствующая компонента этого локального поля может вызвать переход того или иного прецессирующего ядра с верхнего уровня на нижний путем резонансного взаимодействия с ним. Энергия этого перехода передается элементам решетки в виде дополнительной поступательной, вращательной или колебательной энергии, т. е. превращается в тепловую энергию образца. Такой процесс охлаждения ядерных спинов называется спин-решеточной релаксацией. Он будет происходить довольно часто, поскольку, как показывает расчет, вероятность вынужденного излучения или ядерного магнитного резонанса велика (в противоположность спонтанному излучению). Система возбужденных ядер получает возмож- [c.22]

А. Уравнение переноса. До сих пор предполагалось, что среда является диатермичной. При прохождении фотонов через такую среду интенсивность излучения / не изменяется. В общем случае фотоны взаимодействуют со средой. Можно выделить три процесса общее поглощение (полное поглощение за вычетом индуцированного излучения), спонтанное излучение и рассеяние. Последнее можно разделить на рассеяние из пучка и рассеяние в пучок. В результате этих процессов происходит изме нение интенсивности й/ при прохождении пути сЬ, как это изображено на рис. 1. Уравнение для производной называется уравнением переноса. [c.484]

Более полное квантово-механическое рассмотрение процесса взаимодействия излучения с веществом в области поглощения приводит к качественному согласованию экспериментальных и теоретических кривых ДОВ. При этом учитываются процессы поглощения, вынужденного испускания и спонтанного излучения. В результате в уравнении (VIII.22) для вращательной поляризуемости в знаменателе появляется комплексное число 1уш, где ум — положительная постоянная (2 .= 1/т=Л г, т — время жизни возбужденного состояния, Aki — коэффициенты Эйн(лтейна спонтанного испускания ). Предполагается, что [c.187]

Необходимо отметить, что характер кривых ДОВ подобен зависимости показателя преломления от длины волны (рис. VIII. 13). Для лучей с правой и левой круговой поляризацией показатели преломления Пг и щ изменяются таким образом, что их разность щ—Пг воспроизводит эффект Коттона. Кривые (v) и Пг[у) пересекаются при = ki- Аномальный характер зависимости показателей преломления щ ), Пг ) и угла вращения a(v), пропорционального П1 )—Пт у), также обусловлен спонтанным излучением при поглощении. [c.187]

Обычно различают три типа процессов поглощение, вынужденное излучение и спонтанное излучение. Предположим, что химическая частица имеет два квантовых состояния I и т с энергиями е и вт- Если частица первоначально находится в нижнем состоянии I, то она может взаимодействовать с электромагнитным излучением и поглощать энергию, переходя в состояние т. В обычных процессах поглощение происходит одноступенчато, так что разность между исходным и конечным уровнями точно равна энергии одного фотона излучения следовательно, поглощение излучения происходит лишь при условии 8т—Е1 = Н условие Бора ), Процесс поглощения состоит в потере интенсивности электромагнитного излучения и получении энергии поглощающей частицей. Обратный процесс, когда частица, находящаяся в верхнем состоянии, отдает энергию электромагнитному излучению, известен как вынужденное излучение слово вынужденное указывает, что существует взаимодействие между излучением и возбужденными частицами, вызывающее потерю энергии. Хотя мы не рассматриваем природу взаимодействия частицы и излучения, ясно, что скорость (интенсивность) поглощения или вынужденного излучения пропорциональна скорости столкновений фотонов с поглощающими или излучающими частицами, т. е. изменение интенсивности пропорционально плотности излучения р и концентрации химических частиц. Коэффициент пропорциональности определяет так называемые коэффициенты Эйнштейна В , й/т — коэффициент для процесса поглощения, Вт1 — для вынужденного излучения согласно принципу микроскопической обратимости, Вш = Вт1, и этот же результат можно получить при строгом следовании теории излучения. Скорости поглощения и вынужденного испускания равны В/тПгр и Вт1Птр = = В1тПтр) соответственно, где щ и Пт — концентрации частиц в низко- и высоколежащих состояниях. В случае теплового равновесия Пт всегда меньше, чем П1 [см. уравнение Больцмана (1.4)], и вклад поглощения оказывается более существенным, чем вынужденного испускания. Различие вкладов поглощения и вынужденного испускания определяется соотношением между величиной (вт—е ) и температурой Т. Уже упоминалось, что характерными для фотохимии являются уровни энергии ът--е.1) >кТ и Пт<.П1, поэтому вклад вынужденного испускания в фотохимические процессы в условиях теплового равновесия пренебрежимо мал. Однако в неравновесных ситуациях вынужденным испусканием уже нельзя пренебрегать, и если инверсия заселенности (/гт> () возрастает, то процессы испускания начинают преобладать над поглощением, и в [c.29]

Кроме поглощения и вынужденного испускания в теории излучения рассматривается третий процесс — спонтанное излучение. В этом случае возбужденная частица теряет энергию, достигая более низкого уровня, в отсутствие излучения. Спонтанное излучение — случайный процесс, и скорость дезактивации возбужденных частиц за счет спонтанного излучения (при статистически большом числе возбужденных частиц) является величиной первого порядка. Таким образом, константа скорости первого порядка может быть использована для описания интенсивности спонтанного излучения эта константа является коэффициентом Эйнштейна Л (Ami), который для спонтанного процесса играет ту же роль, что и константа второго тюрядка В для индуцированных процессов. Скорость спонтанного излучения равна Aminm, и интенсивность спонтанного излучения может быть использована для расчета Пт, если Ami известен. Большинство явлений, связанных с испусканием, которые изучаются в фотохимии, — флуоресценция, фосфоресценция и хемилюминесценция — обычно являются спонтанными, и в дальнейшем мы будем опускать это прилагательное. Если же испускание вынужденное, этот факт будет отмечаться особо. [c.30]

Режим работы лазера обычно характеризуется плотностью тока через прибор. При малой плотности тока инверсия населенностей недостаточна для развития процесса генерации. В активной среде происходит лишь усиление спонтанного излучения, распространяющегося из внутренних областей диода. Усиленное спонтанное излучение практически ненаправлено и некогерентно. [c.523]

Из теории электромагнитного излучения следует, что вероят- ность перехода с нижнего энергетического уровня на верхний с поглощением энергии равна вероятности перехода в обратном направлении, сопровождающегося вынужденным излучением [43]. В случае изолированного ядра вероятность перехода с верхнего энергетического уровня на нижний путем спонтанного излучения очень невелика [44]. Если бы на каждом энергетическом уровне находилось одинаковое количество ядер, то число переходов с нижнего уровня на верхний и в обратном направлении было бы одинаковым, т. е. суммарный эффект не сопровождался бы поглощением или испусканием энергии. Однако в действи- [c.258]

Общее число квантов света, испускаемого или поглощаемого в единицу времени при переходе частицы с одного на другой уровень, пропорционально произведению заселенности исходного энергетического уровня ва в )оятность соответствующего процесса, т.е. для спонтанного излучения, N 1 — Д [c.201]

Следует отметить, что уравнение (II.III.29) является в определенном смысле нсполньш. В частности, известно, что кинетические уравнения для волн содержат неоднородную часть, независящую от интенсивности колебаний и обусловленную спонтанным излучением (см., например, 37 книгн 17] или 70 книги (81). Отсутствие в нашем уравнении (П. 111,29) подобной неоднородной части делает его, строго говоря, пригодным лишь для описания процессов, в которых интенсивность волны значительно превышает уро-пень теплового шума. Именно такие задачи возникают в условиях раскачки колебательных неустойчивостей в плазме, а также и при взаимодействии пненишх интенсивных полн с искусственно воз- [c.322]

Вывод обобщенного кинетического уравнения для волн, приводящий к учету спонтанного излучения, был дап для случая продольных плазменных колебаний в работе автора [9]. В этой работе, так же как и в работе Матсуда и Росгокера [101, обобщенное кинетическое уравнение для волн было получено с помощью развития метода корреляционных функций Боголюбова [И, 12]. Целый ряд приложений обобщенного кинетического уравнення поля дан, например, в работах [13—26]. [c.323]

Интегрируя (94,14а) при tiQa = О по всем направлениям излучения,. получим полную вероятность спонтанного излучения в секунду с испусканием одного фотона [c.450]

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]

Спонтанное излучение фотонов только частично определяет время л<изни состояния, так как наряду со спрятанным излучением фотонов возможны другие процессы потери энергии возбуждения квантовой системой. К таким процессам относятся взаимодействия между атомными системами, приводящие к безызлучательному переходу энергии возбуждения на другие степени свободы, например, столкновения между атомами может перевести энергию возбуждения в кинетическую энергию их дви-х ения, электронное возбуждение в молекулах и атомах может перейти в колебательное возбуждение ионов. В ядерных системах к таким процессам относятся передача энергии возбуждения ядра электронам атома (явление внутренней конверсии), или ядерные превращения, сопровождающиеся вылетом из ядра нуклонов, электронов и т. д. Если такие процессы характеризовать парциальными временами жизни Ta i), то общее время жизни Та квантового состояния будет определяться формулой [c.459]

В связи с тем что время флуоресценции типичного красителя составляет 5-10 сек, источник оптической накачки для лазеров ча красителях должен обеспечивать высокие мощное)и накачки, чтобы превысить потери на спонтанное излучение. Необходимую мощность накачки можно получить, используя разнообразные импульсные лампы или интенсивное излучение другого лазера. Второй способ дает значительно большую мощность накачки и более эффективен. Органические красители, для которых наблюдался лазерный эффект, перечисленыв табл- 33.17 [14]. Здесь же приведены длины волн центра линии генерации, полученные как при накачке другим лазером, так и при накачке излучением импульсной газоразрядной лампы. [c.759]

По мере дальнейшего продвижения в коротковолновую область спектра становятся все более жесткими требования, предъявляемые как к активным молекулам, тт и к источникам накачки. Помимо высокого квантового выхода флуоресценции и достаточно интенсивного поглощения на длинах волн излучения накачки, молекула должна иметь сечение вынужденного испускания на разрешенном флуоресцентном переходе выше 0,5-10 см [106], а источник накачки из-за быстрого [пропорционально кубу частоты, см. формулу (1)] возрастания при таком продвижении вероятности спонтанного излучения должен обеспечивать все большую скорость накачки. Поэтому попытки [100, 106, 125] получить генерацию в диапазоне 340—300 нм е привели к успеху. Лишь недавно при накачке растворов фенилбензоксазола мощными лазерными импульсами очень короткой длительности (2,5 тс или 25 пс) удалось возбудить генерацию на двух длинах волн, 330 и 345 нм (одновременно) [126], что, однако, не меняет сложившейся ситуации. Следует заметить, что вблизи 300 нм флуоресцируют уже довольно сложные органические соединения. Простые соединения, например насыщенные углеводороды, флуоресцирующие с низким квантовым выходом в более коротковоотновой области спектра, непригодны для генерации излучения при оптической накачке [100, 106]. [c.191]

В случаях свечения газовэго разряда (за исключением лазеров) индуцированным излучением можно пренебречь. В газовых лазерах наоборот — обычно можно не учитывать спонтанного излучения. [c.260]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология