Spontaani emissio

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 17. maaliskuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Spontaani emissio tai spontaani emissio on kvanttijärjestelmien ( atomien , molekyylien ) sähkömagneettisen säteilyn spontaani emissio niiden siirtyessä virittyneestä tilasta stabiiliin.

Albert Einsteinin fenomenologinen määritelmä

Spontaanien sähkömagneettisen säteilyn taajuus määräytyy järjestelmän i - ja k - tason energioiden välisestä erosta : $\nu _{ik}$

E_{i}-E_{k}=h\nu _{ik}.

Jos energiatason populaatio on , niin spontaanin emission teho on: $E_{i}$ $N_{i}$

I=N_{i}\cdot A_{ik}\cdot h\nu _{ik},

missä on todennäköisyys siirtymiselle i -: nneltä tasolta k - :nnelle tasolle. $A_{{ik}}$

Spontaanien emission kokonaistodennäköisyys:

A_{i}=\sum _{k}A_{ik}.

Oskillaattorin voimakkuus :

f_{ik}={\frac {A_{ik}}{A_{i}}}

Onko spontaanin rentoutumisen nopeus vakio?

Einsteinin fenomenologisesti esittelemä spontaanin rentoutumisen nopeutta on pitkään pidetty atomien (molekyylien) sisäisenä ominaisuutena. Termodynaamisessa tasapainossa ympäristön kanssa yksi tämän ominaisuuden tärkeimmistä piirteistä on sen peruuttamattomuus. Tämä ominaisuus johtuu atomin (molekyylin) vuorovaikutuksesta äärettömän määrän tyhjiötilatilojen kanssa . Muutos moodien lukumäärässä johtaa muutokseen spontaanin rentoutumisen nopeudessa. Tämän saavuttamiseksi voit laittaa atomin resonaattoriin [1] .

Tarkastellaan yhden elektronin atomia, jolla on kaksi energiatasoa ja , erotettu . Sähköisen tyhjiökentän neliöamplitudi on , missä on väliaineen susceptibiliteetti, on tilan tilavuus, jossa säteily etenee. Yhdessä moodissa säteilevä energia on , tässä on sähködipolin matriisielementti. Tätä taajuutta kutsutaan tyhjiö-Rabi-taajuudeksi. $e$ $f$ $E_{e}-E_{f}=\hbar \omega$ ${\displaystyle E_{vac))$ ${\displaystyle [\hbar \omega /{2}\varepsilon _{0}V]^{1/2))$ $\varepsilon _{0}$ $V$ $\Omega _{ef}=D_{ef}E_{vac}/\hbar$ $D_{ef}$

Fotonin emittoimisen todennäköisyys , joka tunnetaan nimellä Einstein-kerroin, on yhtä suuri ${\displaystyle \Gamma _{0))$ $A$

$\Gamma =2\pi \Omega _{ef}^{2}{\frac {\rho _{0}(\omega )}{3))={\frac {\omega ^{3)) {3\pi \hbar c^{3}}}{\frac {|D_{ef}|^{2}}{\epsilon _{0}}}$ tässä on moodien lukumäärä yksikkötaajuusvälissä (mooditiheys). $\rho (\omega )$

Todennäköisyys löytää viritetyssä tilassa oleva atomi ajanhetkellä sen jälkeen, kun se on viritetty tasolle, on yhtä suuri kuin . $\tau$ $e$ $P(\tau )=exp(-\Gamma _{0}\tau )$

Spontaanien emission syy

Spontaanien emissioprosessia ei voida selittää kvanttimekaniikan alkuperäisen version näkökulmasta, jossa atomin energiatasojen kvantisointi tapahtui, mutta sähkömagneettista kenttää ei kvantisoitu. Atomien viritetyt tilat ovat Schrödingerin yhtälön tarkkoja stationaarisia ratkaisuja . Siten atomien tulee pysyä loputtomiin viritetyssä tilassa. Syynä spontaanille emissiolle on atomin vuorovaikutus sähkömagneettisen kentän nollavärähtelyn kanssa tyhjiössä. Atomin tilat lakkaavat olemasta paikallaan nollapisteen värähtelykomponentin iskun seurauksena, jonka taajuus on yhtä suuri kuin emittoidun kvantin taajuus [2] .

Katso myös

Stimuloitu emissio

Muistiinpanot

↑ Serge, KLleppner, 1989 .
↑ A. B. Migdal , V. P. Krainov. Luku 1. Mitta- ja malliestimaatit. 4. Kvanttielektrodynamiikan estimaatit. Sähkömagneettisen kentän nollavärähtelyt // Kvanttimekaniikan likimääräisiä menetelmiä. - Moskova: Nauka, 1966. - S. 47-50.

Kirjallisuus

Spontaani emission - Encyclopedia of Physics -artikkeli
Serge Haroche ja Daniel KLleppner. Onkalon kvanttielektrodynamiikka. - Physics Today, 1989. - s. 24.