Вероятность - спонтанный переход
Cтраница 4
 |
Спектральная линия излучения или поглощения квантовой системы с уровнями конечной ширины. [46] |
Таким образом, все процессы, способствующие уширению спектральной линии, приводят к уменьшению времени жизни атома в вынужденном состоянии. Радиационные времена жизни возбужденных состояний, определенные как обратные значения вероятностей спонтанного перехода, лежат в пределах ( 10 - 7 - 10 - 13) с в оптическом диапазоне и 3 - Ю6 с - в диапазоне СВЧ. Для устройств оптического диапазона необходимо использовать среды с так называемыми метастабильными уровнями. Мета-стабильный уровень - это возбужденный оптический уровень энергии квантовой системы, с которого излучательные рекомби-национные квантовые переходы на более низкие уровни запрещены. Поэтому время жизни на метастабильном уровне может быть велико по сравнению с обычными временами жизни возбужденных уровней. [47]
Вещество, помещенное в резонатор, подвергается сильному воздействию не только накачки, но и усиленной люминесценции и генерируемого излучения. Возникают дополнительные вероятности вынужденных переходов, сравнимые или даже превосходящие по величине вероятности спонтанных переходов. Плотность энергии усиленной люминесценции и генерации определяется спектроскопическими свойствами вещества, накачкой и параметрами резонатора. Поэтому нет однозначной связи между населенностью уровней, мощностями поглощения и люминесценции, с одной стороны, и интенсивностью возбуждения данного конкретного вещества, с другой. [48]
Если атом или молекула находятся в нормальном, невозбу. Измерения аномальной дисперсии в парах и газах имеют очень большое значение для определения вероятностей спонтанных переходов из возбужденных состояний или, что то же, длительности возбу. Кроме того по дисперсионным данным могут определяться собственные частоты. [49]
Уровни в системе выбирают таким образом, чтобы они удовлетворяли следующим условиям: а) вероятность спонтанного перехода А32 с третьего уровня на второй значительно больше, чем АЗ с третьего уровня на первый. За время / 32 большая часть атомов перейдет с третьего уровня на второй; б) вероятность спонтанного перехода А2 со второго уровня на первый много меньше, чем вероятность перехода с третьего уровня на второй. Это значит, что уровень Е2 по сравнению с уровнем Е3 более долгоживущий, или более устойчивый. [50]
Последовательным квантовомеханическим методом рассматривается рассеяние излучения на электронах ( волновое уравнение Дирака для электрона, квантование электромагнитного поля и материальных волн), а также подтверждается соответствующая формула для рассеяния, выведенная К л айном и Нишиной. При этом оказывается, что индуцированные излучением квантовые скачки электрона в промежуточные состояния отрицательной электронной энергии имеют решающее значение для рассеяния. В дальнейшем вычисляется вероятность спонтанных переходов электрона с положительных на отрицательные энергетические уровни. Вероятность этих переходов, которая согласно дираковской теории протонов должна соответствовать аннигиляции материи, равна классической вероятности столкновения двух электронов или протонов с относительной скоростью с. В § 2 приводится простой способ вычисления с волновыми функциями свободного электрона. [51]
В отсутствие внешних воздействий ( источника электромагнитной радиации) такой переход происходит под влиянием каких-то внутренних причин и называется поэтому самопроизвольным или спонтанным. Поскольку этот процесс является случайным, нельзя с достоверностью сказать, произойдет ли он в течение указанного промежутка времени именно в данной молекуле, однако можно найти его вероятность. Эйнштейн назвал эту величину вероятностью спонтанного перехода Лаь полагая, что она не зависит от времени, а также от наличия внешних электромагнитных полей. [52]
Рассмотренный вывод представляет собой лишь математическую абстракцию, так как свет, облучающий реальный рубин, далек от плоской волны, а его непрерывное спектральное распределение сходно со спектром абсолютно черного тела. Тем не менее соотношение (12.37) содержит основные факторы, определяющие требуемую степень облучения вещества. Необходимая мощность возбуждения возрастает пропорционально вероятности спонтанного перехода и, следовательно, эта мощность обратно пропорциональна времени жизни в возбужденном состоянии. [53]
Смысл этого соотношения заключается в том, что для предельного значения концентрации электронов скорость ударной дезактивации уровня р равна скорости спонтанных переходов. Однако с ростом квантового числа вероятность спонтанных переходов уменьшается, а вероятность ударных увеличивается. [54]
Необходимо еще учесть вынужденные переходы. Поле излучения представляет собой бозонный газ. Поэтому, согласно общим принципам квантовой статистики, для учета вынужденного излучения вероятность спонтанного перехода в некоторую ячейку фазового пространства координат и импульсов нужно умножить на 1 N, где N - число частиц ( в данном случае квантов света) в этой ячейке. [55]
В отличие от Azl величина / 21 является безразмерной. Следовательно, измеряя коэффициент поглощения A v для линии поглощения как функцию частоты, можно легко определить и вероятность спонтанного перехода, и силу осциллятора. [56]
Страницы: 1 2 3 4