Спонтанное испускание (спонтанное излучение). РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Спонтанное испускание (спонтанное излучение) - процесс самопроизвольного испускания эл--магн. излучения атомами и др. квантовыми системами, находящимися на возбуждённых уровнях энергии (см. Квантовый переход ).В отличие от вынужденного излучения, С. и. не зависит от воздействия на квантовую систему внеш. излучения, и его закономерности определяются исключительно свойствами самой системы (подобно др. типам спонтанных процессов - радиоакт. распаду, превращению молекул при мономолекулярных реакциях и др.).

С. и. возникает при спонтанном квантовом переходе возбуждённой системы с более высокого уровня энергии

на более низкий

и характеризуется частотой v_ik испускаемого фотона с энергией

и вероятностью А_ik, равной ср. числу фотонов, испускаемых квантовой системой в единицу времени (см. Эйнштейна коэффициенты ).Если населённость уровня равна N_i, то мощность С. и. (энергия фотонов, испускаемых в 1 с) равна

; она определяет интенсивность С. и., к-рая остаётся постоянной при постоянстве N_i. Если задана нач. населённость i-гo уровня N_i0, а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. N_i будет убывать со временем t по закону:

- полная вероятность С. и. при переходах системы с уровня энергии

на все более низкие уровни энергии

. Чем больше А_i, тем быстрее затухает со временем С. и. и тем меньше время жизни

на уровне

Вероятность A_ik С. и., являющаяся важнейшей характеристикой квантового перехода, зависит от характеристики уровней, между к-рыми происходит переход. Для диполъного излучения A_ik пропорциональна кубу частоты перехода и квадрату дипольного момента перехода; в видимой области спектра она ~10⁸ c^-1, что соответствует временам жизни возбуждённых уровней энергии ~10^-8 с. В спектроскопии часто пользуются вместо вероятностей А_ik безразмерными вероятностями

, т. н. силами осцилляторов (А₀- вероятность, принятая за 1 и дающая такой же закон затухания С. и., как и для дипольного излучения упруго связанного электрона согласно классич. теории).

Литература по спонтанному испусканию

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.