Στη φυσική για την 11η τάξη (Kasyanov V.A., 2002),
μια εργασία №87
στο κεφάλαιο " Κβαντική θεωρία ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. ΚΥΡΙΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ».

θερμική ακτινοβολία

Εντελώς μαύρο σώμα

θερμική ακτινοβολία- ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπεται από θερμαινόμενα σώματα λόγω της εσωτερικής της ενέργειας.

Εντελώς μαύρο σώμα- ένα σώμα που απορροφά όλη την ενέργεια της ακτινοβολίας που προσπίπτει σε αυτό οποιασδήποτε συχνότητας σε αυθαίρετη θερμοκρασία.

Φασματική πυκνότητα ενεργειακής φωτεινότηταςείναι η ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται ανά μονάδα χρόνου ανά μονάδα επιφάνειας του σώματος σε ένα διάστημα μοναδιαίας συχνότητας. Μονάδα φασματικής πυκνότητας ενεργειακής φωτεινότητας J/m 2 . Η ενέργεια ενός κβαντικού ακτινοβολίας είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα v της ακτινοβολίας:

όπου h = 6,6 10 -34 J s είναι η σταθερά του Planck.

Φωτόνιο- μικροσωματίδιο, κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Νόμοι θερμικής ακτινοβολίας: Νόμος μετατόπισης Wien

όπου λ m - μήκος κύματος, που αντιστοιχεί στη μέγιστη φασματική πυκνότητα της ενεργειακής φωτεινότητας του μαύρου σώματος, T - θερμοκρασία του μαύρου σώματος, b ≈ 3000 μm K - σταθερά Wien.

Νόμος Stefan-Boltzmann:Η ολοκληρωτική φωτεινότητα ενός μαύρου σώματος είναι ανάλογη με την τέταρτη δύναμη της απόλυτης θερμοκρασίας του:

όπου σ = 5,67 10 -8 W / (m 2 K 4) - Σταθερά Stefan-Boltzmann.

φωτοηλεκτρικό φαινόμενοτο φαινόμενο της εκτόξευσης ηλεκτρονίων από στερεές και υγρές ουσίες υπό τη δράση του φωτός.

Νόμοι του φωτοηλεκτρικού φαινομένου

1. Το φωτορεύμα κορεσμού είναι ευθέως ανάλογο με την ένταση του φωτός που προσπίπτει στην κάθοδο.

2. Η μέγιστη κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα του φωτός και δεν εξαρτάται από την έντασή του.

3. Για κάθε ουσία υπάρχει μια ελάχιστη συχνότητα φωτός, που ονομάζεται κόκκινο όριο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, κάτω από την οποία το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι αδύνατο.

Η εξίσωση του Αϊνστάιν για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο:

Η ενέργεια του φωτονίου χρησιμοποιείται για την εκτέλεση της λειτουργίας εργασίας και για την επικοινωνία της κινητικής ενέργειας στο εκπεμπόμενο φωτοηλεκτρόνιο. Η συνάρτηση εργασίας είναι η ελάχιστη εργασία που πρέπει να γίνει για να αφαιρεθεί ένα ηλεκτρόνιο από ένα μέταλλο.

εφέ φωτογραφίας κόκκινου περιγράμματος

Δυαλισμός σωματικού κυμάτων -εκδήλωση στη συμπεριφορά του ίδιου αντικειμένου τόσο των σωματιδιακών όσο και των κυματικών ιδιοτήτων. Ο δυϊσμός σωματικών κυμάτων είναι μια καθολική ιδιότητα οποιωνδήποτε υλικών αντικειμένων.

κυματική θεωρίαπεριγράφει σωστά τις ιδιότητες του φωτός σε υψηλές εντάσεις, δηλ. όταν ο αριθμός των φωτονίων είναι μεγάλος.

Κβαντική θεωρίαχρησιμοποιείται για να περιγράψει τις ιδιότητες του φωτός σε χαμηλές εντάσεις, δηλ. όταν ο αριθμός των φωτονίων είναι μικρός.

Οποιοδήποτε σωματίδιο με ορμή p Απάντηση το μήκος κύματος de Broglie είναι:

Η κατάσταση του μικροαντικειμένου αλλάζει κατά τη διαδικασία μέτρησης. Ο ταυτόχρονος ακριβής προσδιορισμός της θέσης και της ορμής ενός σωματιδίου είναι αδύνατος.

Σχέσεις αβεβαιότητας Heisenberg:

1. Το γινόμενο της αβεβαιότητας της συντεταγμένης του σωματιδίου και της αβεβαιότητας της ορμής του δεν είναι μικρότερο από τη σταθερά του Planck:

2. Το γινόμενο της αβεβαιότητας της ενέργειας ενός σωματιδίου και της αβεβαιότητας του χρόνου μέτρησής του δεν είναι μικρότερο από τη σταθερά του Planck:

Τα αξιώματα του Bohr:

1. Σε ένα σταθερό άτομο, ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να κινηθεί μόνο κατά μήκος ειδικών, σταθερών τροχιών, χωρίς να εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια

2. Η εκπομπή φωτός από ένα άτομο συμβαίνει κατά τη μετάβαση ενός ατόμου από μια στατική κατάσταση με υψηλότερη ενέργεια E k σε μια στατική κατάσταση με χαμηλότερη ενέργεια Е n . Η ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ των ενεργειών των στατικών καταστάσεων:

Κανόνας κβαντισμού της τροχιάς του Bohr:

Στην περιφέρεια κάθε σταθερής τροχιάς ταιριάζει ένας ακέραιος αριθμός n των μηκών κύματος de Broglie, με Απάντηση που αντιστοιχεί στην κίνηση ενός ηλεκτρονίου

Βασική κατάσταση του ατόμουείναι η κατάσταση της ελάχιστης ενέργειας.

Φωτοβολία- ακτινοβολία μη ισορροπίας της ύλης.

Φασματική ανάλυση- μέθοδος προσδιορισμού της χημικής σύνθεσης και άλλων χαρακτηριστικών μιας ουσίας από το φάσμα της.

Βασικές διεργασίες ακτινοβολίας ατόμων: απορρόφηση φωτός, αυθόρμητη και διεγερμένη εκπομπή.

απορρόφηση φωτόςσυνοδεύεται από τη μετάβαση του ατόμου από τη θεμελιώδη κατάσταση στη διεγερμένη κατάσταση.

Αυθόρμητη εκπομπή- ακτινοβολία που εκπέμπεται κατά την αυθόρμητη μετάβαση ενός ατόμου από τη μια κατάσταση στην άλλη.

διεγερμένη εκπομπή- ακτινοβολία ενός ατόμου που συμβαίνει όταν περνά σε χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο υπό την επίδραση εξωτερικής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Λέιζερ- πηγή ακτινοβολίας που ενισχύεται ως αποτέλεσμα επαγόμενης ακτινοβολίας.

Αντίστροφος πληθυσμός ενεργειακών επιπέδων- κατάσταση μη ισορροπίας του μέσου, στην οποία η συγκέντρωση των ατόμων στη διεγερμένη κατάσταση είναι μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση των ατόμων στη βασική κατάσταση.

Μετασταθερή κατάσταση- τη διεγερμένη κατάσταση του ατόμου, στην οποία μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι σε άλλες καταστάσεις.

4. Στοιχειώδη σωματίδια.

1. Βασικές αρχές της κβαντικής μηχανικής.

1.1 Αντιφάσεις της κλασικής φυσικής: δομικά χαρακτηριστικά του ατόμου, φάσματα γραμμής ατόμων, περίθλαση ηλεκτρονίων, περίθλαση νετρονίων [email προστατευμένο]

1.2. Υπόθεση του Louis de Broglie σχετικά με τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου των ιδιοτήτων των μικροσωματιδίων [email προστατευμένο]

1.3 Σχέση αβεβαιότητας Heisenberg [email προστατευμένο]

1.4 Αξιώματα κβαντικής μηχανικής. Πιθανολογική φύση της κίνησης των σωματιδίων. Κυματική συνάρτηση, η στατιστική της σημασία. Καθορισμός της κατάστασης ενός μικροσωματιδίου [email προστατευμένο]

1.5 Εξίσωση Schrödinger. Φυσικοί περιορισμοί στη μορφή της κυματικής συνάρτησης. Στατική εξίσωση Schrödinger, στατικές καταστάσεις [email προστατευμένο]

1.6 Ένα σωματίδιο σε ένα μονοδιάστατο πηγάδι απείρως βαθύ δυναμικό. Κβαντοποίηση σωματιδιακής ενέργειας. Επεξήγηση του φαινομένου της σήραγγας. Αρμονικός ταλαντωτής [email προστατευμένο]

2 Φυσική του ατόμου.

2.1 Ηλεκτρόνιο στο άτομο υδρογόνου. Επίπεδα ενέργειας. Οι κβαντικοί αριθμοί και η φυσική τους σημασία [email προστατευμένο]

2.2 Η εμπειρία των Stern και Gerlach [email προστατευμένο]

2.3 Χωρική κατανομή ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο υδρογόνου [email προστατευμένο]

2.4 Σπιν ηλεκτρονίων [email προστατευμένο]

2.5 Άτομο πολλαπλών ηλεκτρονίων. Κανόνες κατανομής ηλεκτρονίων σε τροχιές. Αρχή Pauli [email προστατευμένο]

2.6 Χαρακτηριστικά της δομής των ηλεκτρονικών επιπέδων σε σύνθετα άτομα. Σχέση μεταξύ της κατανομής των ηλεκτρονίων σε τροχιές και του περιοδικού πίνακα του Mendeleev [email προστατευμένο]

2.7.Στοιχειώδης κβαντική θεωρία εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από άτομα [email προστατευμένο]

2.8 Αυθόρμητη και διεγερμένη εκπομπή φωτονίων. Η αρχή της λειτουργίας μιας κβαντικής γεννήτριας και η χρήση της [email προστατευμένο]

3 Ατομικός πυρήνας.

3.1 Σύνθεση του πυρήνα. Χαρακτηριστικά πυρήνα [email προστατευμένο]

3.2.Μοντέλα του πυρήνα: στάγδην, κέλυφος. πυρηνικές δυνάμεις [email προστατευμένο]

3.3 Ενέργεια δέσμευσης του πυρήνα. μαζικό ελάττωμα [email προστατευμένο]

3.4 Δύο τύποι πυρηνικών αντιδράσεων. Ενέργεια μιας πυρηνικής αντίδρασης [email προστατευμένο]

3.5 Ραδιενέργεια. Νόμος της ραδιενεργής διάσπασης. Ακτινοβολία άλφα, βήτα, γάμμα [email προστατευμένο]

3.6 Πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης [email προστατευμένο]

3.7 Χρήση της ενέργειας των πυρηνικών αλυσιδωτών αντιδράσεων. Ατομική βόμβα. Πυρηνικός αντιδραστήρας [email προστατευμένο]

3.8.Προβλήματα ανάπτυξης της πυρηνικής ενέργειας [email προστατευμένο]

3.9 Ελεγχόμενη αντίδραση σύντηξης [email προστατευμένο]

3.10.Ιδιότητες και χαρακτηριστικά της ραδιενεργής ακτινοβολίας [email προστατευμένο]

3.11 Βιολογική επίδραση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας [email προστατευμένο]

4. Στοιχειώδη σωματίδια.

4.1 Ιδιότητες στοιχειωδών σωματιδίων. Βαρυτικές, ηλεκτρομαγνητικές, ασθενείς και ισχυρές αλληλεπιδράσεις [email προστατευμένο]

4.2.Ταξινόμηση στοιχειωδών σωματιδίων [email προστατευμένο]

4.3 Υπόθεση της δομής των στοιχειωδών σωματιδίων από κουάρκ [email προστατευμένο]

4.4.Υπόθεση της Μεγάλης ενοποίησης όλων των τύπων αλληλεπίδρασης [email προστατευμένο]

Βιβλιογραφικός κατάλογος

2.7.Στοιχειώδης κβαντική θεωρία εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από άτομα [email προστατευμένο]

Εάν σε ένα άτομο δοθεί πρόσθετη ενέργεια, τότε μπορεί να μεταβεί σε διεγερμένη κατάσταση (για παράδειγμα, για το υδρογόνο, μεταβάσεις από μια κατάσταση με n \u003d 1 σε καταστάσεις με n = 2, 3, 4, ... βλέπε Εικ. 15). Η διέγερση των ατόμων μπορεί να ξεκινήσει με διάφορους τρόπους: λόγω συγκρούσεων με στοιχειώδη σωματίδια - διέγερση κλονισμού, σε συγκρούσεις με άτομα - θερμική διέγερση και, τέλος, όταν τα άτομα απορροφούν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Για τη μετάβαση από τη θεμελιώδη κατάσταση σε ένα διεγερμένο άτομο με κύριο κβαντικό αριθμό n, είναι απαραίτητο να μεταφερθεί ενέργεια ίση με τη διαφορά μεταξύ των ενεργειών των καταστάσεων E n και E 1. Εάν η ενέργεια μεταδίδεται με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με συνεχές φάσμα συχνοτήτων, τότε τα κβάντα με ενέργειες θα απορροφηθούν από αυτή την ακτινοβολία από ένα άτομο. Εάν χρησιμοποιήσουμε την έκφραση (2.3) για πιθανές ενέργειες, τότε λαμβάνουμε έναν τύπο για μια σειρά συχνοτήτων απορρόφησης του ατόμου υδρογόνου, ο οποίος αντιστοιχεί πλήρως στα πειραματικά δεδομένα

. (2.9)

Εάν η ενέργεια που μεταφέρεται στο ηλεκτρόνιο είναι αρκετά μεγάλη, τότε το ηλεκτρόνιο μπορεί να υπερνικήσει τη δύναμη έλξης προς τον πυρήνα και να αποσπαστεί από το άτομο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ιονισμός ενός ατόμου. Το σχήμα 15 δείχνει ότι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για τον ιονισμό ενός ατόμου υδρογόνου (μετάπτωση n = 1n =), ισούται με 13,6 eV. Αυτή η τιμή συμφωνεί καλά με τα πειραματικά δεδομένα για την ενέργεια ιονισμού του ατόμου υδρογόνου.

Ένα άτομο δεν μπορεί να παραμείνει σε διεγερμένη κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Όπως κάθε φυσικό σύστημα, το άτομο τείνει να καταλαμβάνει την κατάσταση με τη χαμηλότερη ενέργεια. Επομένως, μετά από χρόνο περίπου 10 -8 s, το διεγερμένο άτομο περνά αυθόρμητα (αυθόρμητα) σε μια κατάσταση με χαμηλότερη ενέργεια, εκπέμποντας ένα κβάντο ενέργειας ακτινοβολίας κατά τη μετάβαση. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου το άτομο βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση ( Εικ. 16) Το σύνολο όλων των πιθανών συχνοτήτων ή μηκών κύματος της ακτινοβολίας ενός ατόμου ονομάζεται φάσμα εκπομπής (όταν αναλύεται η ακτινοβολία με φασματοσκόπιο, αντιστοιχούν σε ένα σύνολο φασματικών γραμμών). Εάν προσδιοριστεί η δομή των ενεργειακών επιπέδων ενός ατόμου, τότε μπορούν να υπολογιστούν και τα φάσματα των πιθανών ακτινοβολιών ενός δεδομένου ατόμου. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το (2.12) για το άτομο υδρογόνου και τον τύπο του Planck
, μπορεί κανείς να αποκτήσει έναν γενικό τύπο που περιγράφει όλες τις πειραματικές σειρές εκπομπής υδρογόνου (1.1)-(1.3) ,

Εικ.16. Πιθανές μεταβάσεις για το άτομο υδρογόνου.

Εάν ένα άτομο περάσει από τη μια κβαντική κατάσταση στην άλλη με την εκπομπή ή την απορρόφηση ενός φωτονίου, τότε είναι δυνατές μόνο τέτοιες μεταβάσεις για τις οποίες ο τροχιακός κβαντικός αριθμός αλλάζει κατά μονάδα l =1. Αυτός ο κανόνας ονομάζεται κανόνας επιλογής. Η παρουσία ενός τέτοιου κανόνα επιλογής οφείλεται στο γεγονός ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (φωτόνιο) παρασύρει ή εισάγει όχι μόνο ένα κβάντο ενέργειας, αλλά και μια αρκετά σαφή γωνιακή ορμή, η οποία αλλάζει τον τροχιακό κβαντικό αριθμό για ένα ηλεκτρόνιο κατά ένα. Σε αυτά τα χαρακτηριστικά, κάθε άτομο έχει το δικό του ξεχωριστό φάσμα ακτινοβολίας και φάσμα απορρόφησης, που το προσδιορίζουν πλήρως (Εικ.16).

Science, 1976. - 664 p.
Κατεβάστε(απευθείας σύνδεσμος) : osnovikvantovoymehaniki1976.djvu Προηγούμενο 1 .. 13 > .. >> Επόμενο
§ 5.
Η στοιχειώδης θεωρία της ακτινοβολίας που βασίζεται σε κβαντικές έννοιες δημιουργήθηκε από τον Αϊνστάιν. Έχει ως ένα βαθμό φαινομενολογικό χαρακτήρα. Ωστόσο, επιτρέπει
δ) Οι υποθέσεις του Αϊνστάιν τεκμηριώνονται πλήρως στη σύγχρονη κβαντική ηλεκτροδυναμική (βλ., για παράδειγμα, A. I. Akhiezer, V. B. Berestetsky, Quantum Electrodynamics, "Science, 1969).
ΣΤΟΙΧΕΙΑΚΗ ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ
31
με βάση τη σύγχρονη κβαντομηχανική, για να λύσει το πρόβλημα των εντάσεων της ακτινοβολίας και της απορρόφησης του φωτός.
Από κβαντική άποψη, η ένταση εκπομπής ή απορρόφησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας καθορίζεται από την πιθανότητα μετάβασης ενός ατόμου από τη μια κατάσταση στην άλλη. Η λύση του προβλήματος των εντάσεων ανάγεται στον υπολογισμό αυτών των πιθανοτήτων.
Εξετάστε δύο καταστάσεις κάποιου συστήματος, για παράδειγμα, ενός ατόμου. Το ένα θα συμβολίζεται με το γράμμα /i και το άλλο με το γράμμα p. Έστω η ενέργεια της πρώτης κατάστασης Et και η δεύτερη En. Για βεβαιότητα, ας υποθέσουμε ότι Em > Enu, έτσι ώστε η κατάσταση m να ανήκει σε υψηλότερο κβαντικό επίπεδο Etu από την κατάσταση n, που ανήκει στο κβαντικό επίπεδο En.
Η εμπειρία δείχνει ότι ένα σύστημα μπορεί από μόνο του να περάσει από μια υψηλότερη κατάσταση m σε μια χαμηλότερη κατάσταση n, εκπέμποντας ένα κβάντο φωτός
Ε ~ Ε
\u003d Et - En με συν συχνότητα \u003d
έχοντας, επιπλέον, μια ορισμένη πόλωση και διαδίδεται στο εσωτερικό της στερεάς γωνίας dQ (Εικ. 6). Οποιαδήποτε πόλωση για μια δεδομένη κατεύθυνση διάδοσης του φωτός μπορεί να αναπαρασταθεί ως το άθροισμα δύο ανεξάρτητων πόλεων 1Α και 12, κάθετες μεταξύ τους. Στη μετάβαση Em -+¦ En, ένα κβάντο φωτός μπορεί να εκπέμπεται είτε με πόλωση 1b είτε με πόλωση 12. Θα σημειώσουμε την πόλωση με τον δείκτη a (a = 1,2). Πιθανότητα μετάβασης n
? __σολ
σε 1 sec, με την εκπομπή ενός κβάντου συχνότητας co = - μέσα στο σώμα
γωνία dQ με πόλωση a, συμβολίζουμε με
dW"r = anmadQ. (5.1)
Αυτή η πιθανότητα ονομάζεται πιθανότητα «αυθόρμητης» (αυθόρμητης) μετάβασης. Η πιθανότητα μιας τέτοιας μετάβασης στην κλασική θεωρία αντιστοιχεί στην ακτινοβολία ενός διεγερμένου ταλαντωτή.
Εάν υπάρχει ακτινοβολία που περιβάλλει ένα άτομο, τότε επηρεάζει το άτομο με δύο τρόπους. Πρώτον, αυτή η ακτινοβολία μπορεί να απορροφηθεί και το άτομο θα περάσει από τη χαμηλότερη κατάσταση n στην υψηλότερη m. Η πιθανότητα μιας τέτοιας μετάβασης σε 1 sec θα συμβολίζεται με dWa. Δεύτερον, εάν το άτομο βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση m, τότε η εξωτερική ακτινοβολία μπορεί να διευκολύνει τη μετάβαση του ατόμου στη χαμηλότερη κατάσταση n έτσι ώστε η πιθανότητα ακτινοβολίας να αυξηθεί κατά κάποια τιμή dW "r. Αυτή την πρόσθετη πιθανότητα θα την ονομάσουμε πιθανότητα της επαγόμενης
Ο
Ρύζι. 6. Χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας.
Το li και το 12 είναι δύο ανεξάρτητες κατευθύνσεις πόλωσης.
32
ΘΕΜΕΛΙΑ ΤΗΣ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ
[CH. Εγώ
(ή αναγκαστική) μετάβαση. Και οι δύο τύποι μεταβάσεων έχουν μια αναλογία στην κλασική θεωρία: ένας ταλαντωτής υπό την επίδραση εξωτερικής ακτινοβολίας μπορεί και να απορροφήσει και να ακτινοβολήσει ενέργεια, ανάλογα με την αναλογία της φάσης των ταλαντώσεων του και τη φάση του κύματος φωτός.
Σύμφωνα με όσα ειπώθηκαν, η συνολική πιθανότητα ακτινοβολίας είναι ίση με
dWr = dW"r + dW"r.
Η πιθανότητα απορρόφησης dWa και η πιθανότητα διεγερμένης εκπομπής dWr, σύμφωνα με την υπόθεση του Αϊνστάιν, είναι ανάλογες με τον αριθμό των κβαντών φωτός ακριβώς του είδους της απορρόφησης και της εκπομπής για το οποίο μιλάμε. Ας ορίσουμε αυτόν τον αριθμό.
Η ακτινοβολία μπορεί γενικά να μην είναι μονόχρωμη, να έχει διαφορετικές κατευθύνσεις διάδοσης και διαφορετικές πολώσεις. Για να προσδιορίσουμε τη φύση της ακτινοβολίας, εισάγουμε την ποσότητα pa (co, Q) dco dQ, η οποία δίνει την ενεργειακή πυκνότητα της ακτινοβολίας που έχει κατεύθυνση διάδοσης εντός της στερεάς γωνίας dQ, πόλωση a και συχνότητα που βρίσκεται εντός του co, συν + δσυν. Δεδομένου ότι η ενέργεια ενός κβαντικού είναι ίση με Jco, ο αριθμός των κβαντών φωτός με συχνότητα εντός των ορίων co, co + dco, που διαδίδονται σε στερεά γωνία dQ και έχουν πόλωση a, είναι ίσος με (ανά 1 cm3)
pa(a), Q) d(d dQ fid)
Με βάση την παρατήρηση σχετικά με την αναλογία μεταξύ του αριθμού των κβάντων και των πιθανοτήτων απορρόφησης και διεγερμένης εκπομπής, μπορούμε να βάλουμε
d№e = Cpa(<0, Q)dQ, (5.2)
dw; = bnm*Pa (co, Q) dQ. (5.3)
Οι ποσότητες anma, b "nla, bnma ονομάζονται διαφορικοί συντελεστές του Αϊνστάιν. Εξαρτώνται μόνο από το είδος των συστημάτων που εκπέμπουν και απορροφούν φως και μπορούν να υπολογιστούν με τις μεθόδους της κβαντικής μηχανικής (βλ. § 88). Ωστόσο, ορισμένα γενικά συμπεράσματα μπορεί να γίνει για τις ιδιότητες αυτών των συντελεστών χωρίς τους υπολογισμούς τους.
Ας εξετάσουμε τις συνθήκες υπό τις οποίες λαμβάνει χώρα η ισορροπία μεταξύ εκπομπής και απορρόφησης. Έστω n ο αριθμός των ατόμων στη διεγερμένη κατάσταση m και ο αριθμός των ατόμων μέσα
ζώντας στη χαμηλότερη κατάσταση, - παράγραφοι. Τότε ο αριθμός των κβαντών φωτός που εκπέμπονται σε 1 δευτερόλεπτο κατά τις μεταβάσεις w-> n θα είναι ίσος με
nm(dW"r + dW;),
και ο αριθμός των κβαντών που απορροφώνται σε 1 sec κατά τις μεταβάσεις n-> m, θα είναι ίσος με
pp dWa.
ΣΤΟΙΧΕΙΑΚΗ ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ
33
Υπό συνθήκες ισορροπίας, ο αριθμός των γεγονότων απορρόφησης θα πρέπει να είναι ίσος με τον αριθμό των γεγονότων εκπομπής, δηλ.
nadw * \u003d nm (dW "r + dW;).
Αντικαθιστώντας εδώ dW"r από (5.1) και d\V„, dW"r από (5.2) και (5.3), βρίσκουμε μετά από αναγωγή κατά dQ:

Απορρόφηση (απορρόφηση) φωτός από μια ουσία. Ο νόμος του Μπούγκερ. Στοιχειώδης κβαντική θεωρία εκπομπής και απορρόφησης φωτός. Αυθόρμητες και αναγκαστικές μεταβάσεις. Συντελεστές Αϊνστάιν. Συνθήκη ενίσχυσης φωτός

Στοιχειώδης κβαντική θεωρία εκπομπής και απορρόφησης φωτός. Η συνθήκη ενίσχυσης του φωτός Κάτω από τη δράση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ενός φωτεινού κύματος που διέρχεται από την ουσία, προκύπτουν ταλαντώσεις των ηλεκτρονίων του μέσου, που είναι ο λόγος για τη μείωση της ενέργειας ακτινοβολίας που δαπανάται για τη διέγερση των ταλαντώσεων του ηλεκτρόνια. Εν μέρει, αυτή η ενέργεια αναπληρώνεται ως αποτέλεσμα της εκπομπής δευτερογενών κυμάτων από ηλεκτρόνια· εν μέρει, μπορεί να μετατραπεί σε άλλους τύπους ενέργειας. Πράγματι, διαπιστώθηκε πειραματικά και στη συνέχεια αποδείχθηκε θεωρητικά από τον Bouguer ότι η ένταση ...

59. Απορρόφηση (απορρόφηση) ελαφριά ουσία. Ο νόμος του Μπούγκερ. Στοιχειώδης κβαντική θεωρία εκπομπής και απορρόφησης φωτός. Αυθόρμητες και αναγκαστικές μεταβάσεις. Συντελεστές Αϊνστάιν. Συνθήκη ενίσχυσης φωτός

Κάτω από τη δράση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ενός κύματος φωτός που διέρχεται από μια ουσία, προκύπτουν ταλαντώσεις των ηλεκτρονίων του μέσου, γεγονός που είναι ο λόγος για τη μείωση της ενέργειας ακτινοβολίας που δαπανάται για τη διέγερση των ταλαντώσεων ηλεκτρονίων. Αυτή η ενέργεια εν μέρει αναπληρώνεται ως αποτέλεσμα της εκπομπής δευτερογενών κυμάτων από ηλεκτρόνια και εν μέρει μπορεί να μετατραπεί σε άλλους τύπους ενέργειας. Εάν μια παράλληλη δέσμη φωτός (ένα επίπεδο κύμα) προσπίπτει στην επιφάνεια μιας ουσίας με έντασηΕγώ , τότε αυτές οι διεργασίες προκαλούν μείωση της έντασηςΕγώ καθώς το κύμα διαπερνά το υλικό. Πράγματι, διαπιστώθηκε πειραματικά, και στη συνέχεια αποδείχθηκε θεωρητικά από τον Bouguerre, ότι η ένταση της ακτινοβολίας μειώνεται σύμφωνα με το νόμο(Νόμος του Μπουγκέρ):

, (1)

πού είναι η ένταση της ακτινοβολίας που εισέρχεται στην ουσία,ρε είναι το πάχος του στρώματος, είναι ο συντελεστής απορρόφησης ανάλογα με τον τύπο της ουσίας και το μήκος κύματος. Εκφράζουμε τον συντελεστή απορρόφησης από τον νόμο Bouguer:

. (2)

Η αριθμητική τιμή αυτού του συντελεστή αντιστοιχεί στο πάχος του στρώματος, αφού περάσει από το οποίο η ένταση του επίπεδου κύματος μειώνεται σεμι = 2,72 φορές. Μετρώντας πειραματικά τις τιμές της έντασηςΕγώ 1 και εγώ 2 , που αντιστοιχεί στη διέλευση δέσμης φωτός της ίδιας αρχικής έντασης μέσα από στρώματα ύλης με πάχος και, κατά συνέπεια, είναι δυνατός ο προσδιορισμός της τιμής του συντελεστή απορρόφησης από τη σχέση

. (3)

Η εξάρτηση του συντελεστή απορρόφησης από το μήκος κύματος παρουσιάζεται συνήθως με τη μορφή πινάκων ή γραφημάτων (ένα σύνολο διαβατηρίων για έγχρωμα φίλτρα). Ένα παράδειγμα είναι στο σχήμα 1.

Έχουν μια ιδιαίτερα περίπλοκη εμφάνισηφάσματα απορρόφησης μεταλλικών ατμών σε χαμηλή πίεση, όταν τα άτομα μπορούν πρακτικά να θεωρηθούν ότι δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ο συντελεστής απορρόφησης τέτοιων ατμών είναι πολύ μικρός (κοντά στο μηδέν) και μόνο σε πολύ στενά φασματικά διαστήματα (πλάτους πολλών χιλιοστών του νανομέτρου) υπάρχουν αιχμηρά μέγιστα στα φάσματα απορρόφησης (Εικόνα 2).

Οι σημειωμένες περιοχές απότομης απορρόφησης των ατόμων αντιστοιχούν στις συχνότητες των φυσικών δονήσεων των ηλεκτρονίων μέσα στα άτομα. Αν μιλάμε για τα φάσματα απορρόφησης των μορίων, τότε καταγράφονται και ζώνες απορρόφησης που αντιστοιχούν στις συχνότητες των φυσικών δονήσεων των ατόμων στο μόριο. Δεδομένου ότι οι μάζες των ατόμων είναι πολύ μεγαλύτερες από τη μάζα ενός ηλεκτρονίου, αυτές οι ζώνες απορρόφησης μετατοπίζονται στην υπέρυθρη περιοχή του φάσματος.

Τα φάσματα απορρόφησης στερεών και υγρών, κατά κανόνα, χαρακτηρίζονται από ευρείες ζώνες απορρόφησης. Στα φάσματα απορρόφησης πολυατομικών αερίων καταγράφονται ευρείες ζώνες απορρόφησης, ενώ τα φάσματα των μονοατομικών αερίων χαρακτηρίζονται από έντονες γραμμές απορρόφησης. Μια τέτοια διαφορά στα φάσματα των μονοατομικών και πολυατομικών αερίων δείχνει ότι ο λόγος για την επέκταση των φασματικών ζωνών είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ των ατόμων.

Ο νόμος του Bouguer εκπληρώνεταισε ένα ευρύ φάσμα εντάσεων φωτός (όπως καθιερώθηκε από τον S.I. Vavilov, με αλλαγή στην ένταση 10 20 φορές), στις οποίες ο δείκτης απορρόφησης δεν εξαρτάται ούτε από την ένταση ούτε από το πάχος του στρώματος.

Για ουσίες με μεγάλη διάρκεια ζωής της διεγερμένης κατάστασης σε επαρκώς υψηλή ένταση φωτός, ο συντελεστής απορρόφησης μειώνεται, καθώς ένα σημαντικό μέρος των μορίων βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση. Κάτω από τέτοιες συνθήκεςΟ νόμος του Bouguer δεν εκπληρώνεται.

Λαμβάνοντας υπόψη το ζήτημα της απορρόφησης του φωτός από ένα μέσο του οποίου η πυκνότητα δεν είναι παντού ίδια, ο Bouguer υποστήριξε ότι «το φως μπορεί να υποστεί ίσες αλλαγές μόνο όταν συναντά ίσο αριθμό σωματιδίων ικανά να καθυστερήσουν τις ακτίνες ή να τις διασκορπίσουν» και ότι, ως εκ τούτου , "όχι τα πάχη" έχουν σημασία για απορρόφηση. , αλλά οι μάζες της ουσίας που περιέχονται σε αυτά τα πάχη. Αυτός ο δεύτερος νόμος του Bouguer έχει μεγάλη πρακτική σημασία στη μελέτη της απορρόφησης του φωτός από διαλύματα ουσιών σε διαφανείς (σχεδόν μη απορροφητικούς) διαλύτες. Ο συντελεστής απορρόφησης για τέτοια διαλύματα είναι ανάλογος με τον αριθμό των απορροφητικών μορίων ανά μονάδα μήκους της διαδρομής του φωτεινού κύματος, δηλαδή τη συγκέντρωση του διαλύματοςΜε :

όπου ένας είναι ένας συντελεστής αναλογικότητας που εξαρτάται από τον τύπο της ουσίας και δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση. Αφού ληφθεί υπόψη αυτή η αναλογία, ο νόμος του Bouguer παίρνει τη μορφή:

Δήλωση Ανεξαρτησίας ΣυντελεστήΑΛΛΑ από τη συγκέντρωση μιας ουσίας και τη σταθερότητά της ονομάζεται συχνά νόμος της μπύρας (ή της μπύρας). Το φυσικό νόημα αυτής της δήλωσης είναι ότι η ικανότητα των μορίων να απορροφούν ακτινοβολία δεν εξαρτάται από τα γύρω μόρια. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές εξαιρέσεις σε αυτόν τον νόμο, ο οποίος είναι επομένως κανόνας και όχι νόμος. Η αξία της ποσότηταςΑΛΛΑ ποικίλλει για μόρια σε κοντινή απόσταση. Εξαρτάται επίσης από τον τύπο του διαλύτη. Εάν δεν υπάρχουν αποκλίσεις από τον γενικευμένο νόμο του Μπουγκέρ, τότε είναι βολικό να τον χρησιμοποιήσετε για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των διαλυμάτων.

Τα φάσματα απορρόφησης των ουσιών χρησιμοποιούνται για φασματική ανάλυση, δηλαδή για τον προσδιορισμό της σύνθεσης πολύπλοκων μειγμάτων (ποιοτική και ποσοτική ανάλυση).

Η απορρόφηση της ακτινοβολίας από την ύλη εξηγείται με βάση τις κβαντικές έννοιες. Οι κβαντικές μεταβάσεις ενός ατομικού συστήματος από τη μια στατική κατάσταση στην άλλη οφείλονται στη λήψη ή μεταφορά ενέργειας από αυτό το σύστημα σε άλλα αντικείμενα ή στην ακτινοβολία του στον χώρο που περιβάλλει το άτομο. Μεταπτώσεις στις οποίες ένα ατομικό σύστημα απορροφά, εκπέμπει ή διασκορπίζεταιηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, ονομάζονται ακτινοβόλος (ή ακτινοβολικός). Κάθε μετάβαση ακτινοβολίας μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων και στο φάσμα αντιστοιχεί σε μια φασματική γραμμή που χαρακτηρίζεται από τη συχνότητα και κάποιο ενεργειακό χαρακτηριστικό της ακτινοβολίας που εκπέμπεται (για φάσματα εκπομπής), απορροφάται (για φάσματα απορρόφησης) ή σκεδάζεται (για φάσματα σκέδασης) από ένα ατομικό σύστημα .Οι μεταπτώσεις κατά τις οποίες υπάρχει άμεση ανταλλαγή ενέργειας ενός δεδομένου ατομικού συστήματος με άλλα ατομικά συστήματα (συγκρούσεις, χημικές αντιδράσεις κ.λπ.) ονομάζονταιμη ακτινοβολία(ή μη ακτινοβολίας).

Τα κύρια χαρακτηριστικά του ενεργειακού επιπέδουείναι:

– βαθμός (πολλαπλότητας) εκφυλισμού ή στατιστικής βαρύτηταςείναι ο αριθμός των διαφορετικών στατικών καταστάσεων (συναρτήσεις κατάστασης) στις οποίες αντιστοιχεί η ενέργεια.

- πληθυσμός είναι ο αριθμός των σωματιδίων ενός δεδομένου τύπου ανά μονάδα όγκου που έχουν ενέργεια.

– ενθουσιασμένη κατάσταση ζωήςείναι η μέση διάρκεια ενός σωματιδίου σε κατάσταση με ενέργεια.

Η φασματική θέση της γραμμής (λωρίδα), δηλ. Η συχνότητα γραμμής μπορεί να προσδιοριστεί με εφαρμογήΚανόνας συχνότητας Bohr

. (4)

Οι κβαντικές μεταβάσεις χαρακτηρίζονται από τους συντελεστές Αϊνστάιν, το φυσικό νόημα του οποίου θα εξηγηθεί αργότερα.

Στο παράδειγμα του απλούστερου - δύο επιπέδων - συστήματος, αναλύουμε,ποια εσωτερικά χαρακτηριστικά του ατομικού συστήματος καθορίζουν την ένταση της φασματικής γραμμής. Έστω και είναι δύο ενεργειακά επίπεδα ενός απομονωμένου ατομικού συστήματος (άτομο ή μόριο), ο πληθυσμός του οποίου θα συμβολίζεται αντίστοιχαΝ 1 και Ν 2 (Εικόνα 3).

Ο αριθμός των σωματιδίων ανά μονάδα όγκου που δημιουργούν στο χρόνο dt στον ακίνητο τρόπο διέγερσης, μεταβάσεις που συνοδεύονται απόεξαγορά ενέργεια ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, ορίζουμε σύμφωνα με τον τύπο:

, (5)

όπου είναι η φασματική ενεργειακή πυκνότητα όγκου της εξωτερικής (συναρπαστικής) ακτινοβολίας, η συχνότητα της οποίας είναι .

Στην περίπτωση αυτή, τα σωματίδια που μεταφέρονται σε διεγερμένη κατάσταση με ενέργεια σε μονάδα όγκου ύλης,απορροφάται ενέργεια

. (6)

Από την έκφραση (5) φαίνεται ότι

(7)

είναι πιθανότητα μετάπτωσης ανά μονάδα χρόνου, συνοδευόμενη από απορρόφηση, ανά σωματίδιο. Με αυτόν τον τρόπο, Συντελεστής Αϊνστάινέχει πιθανολογική (στατιστική) σημασία.

Η διαδικασία εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μπορεί να συμβεί σύμφωνα με δύο μηχανισμούς:αυθόρμητα (λόγω εσωτερικών αιτιών) καιαναγκαστικά (όταν εκτίθεται σε συναρπαστική ακτινοβολία).

Ο συνολικός αριθμός των σωματιδίων που παράγονται ανά χρόνο dt αυθόρμητες μεταβάσεις, είναι ευθέως ανάλογο με τον πληθυσμό του επιπέδου που αντιστοιχεί στην αρχική κατάσταση του συστήματος:

. (8 )

ενέργεια ηλεκτρομαγνητικόςακτινοβολία, εκπέμπεται αυθόρμηταάτομα (μόρια) που είναισε μονάδα όγκου μιας ουσίας, στη διάρκεια, μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

. (9 )

Από τον τύπο (8 ) εκφράζουμε την τιμή:

(10 )

– Συντελεστής Αϊνστάινμε νοημα η πιθανότητα μιας μετάβασης που συνοδεύεται από αυθόρμητη εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από ένα σωματίδιο ανά μονάδα χρόνου.

Η διεγερμένη εκπομπή λαμβάνει χώρα υπό τη δράση εξωτερικής (αναγκαστικής) ακτινοβολίας. στο εξεταζόμενο σύστημα επιπέδων άμεσαΑριθμός εξαναγκασμένων μεταπτώσεων ακτινοβολίας με την πάροδο του χρόνου dt σε αναλογία με τον πληθυσμόΝ 2 επίπεδο που αντιστοιχεί στην αρχική κατάσταση του συστήματος (Ε 2 ) και την φασματική ενεργειακή πυκνότητα όγκου της εξωτερικής (συναρπαστικής) ακτινοβολίας u 12:

. (11 )

Η ενέργεια της διεγερμένης ακτινοβολίας που εκπέμπεται σε μονάδα όγκου ύλης σε ένα χρόνο dt , το γράφουμε με τη μορφή:

. (12)

Από τον τύπο (11) είναι εύκολο να εξαχθεί η ποσότητα

(13)

– η πιθανότητα μιας μετάβασης που γίνεται από ένα σωματίδιο ανά μονάδα χρόνου και συνοδεύεται από διεγερμένη εκπομπή. Εδώ - Συντελεστής Αϊνστάιν για διεγερμένες μεταπτώσεις ακτινοβολίας.

H και με βάση τις παραπάνω ιδέες,σχέσεις μεταξύ των συντελεστών Αϊνστάιν, για τις εξεταζόμενες μεταβάσεις που έχουν τη μορφή:

, (14)

όπου και είναι τα στατιστικά βάρη των ενεργειακών επιπέδων και.

Με αυτόν τον τρόπο, οι εσωτερικές παράμετροι ενός ατομικού συστήματος που καθορίζουν την ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που απορροφάται ή εκπέμπεται από μια ουσία και, κατά συνέπεια, την ένταση των φασματικών γραμμών στο καταγεγραμμένο φάσμα, είναιπιθανότητες μετάβασης ανά μονάδα χρόνου, δηλαδή οι συντελεστές Αϊνστάιν.

Σε σχετικά χαμηλές τιμές της πυκνότητας όγκου της συναρπαστικής ακτινοβολίας, η συνολική πιθανότητα εκπομπής καθορίζεται σχεδόν πλήρως από την πιθανότητα αυθόρμητων μεταβάσεων με εκπομπή ενέργειας. Σε υψηλή ισχύ ακτινοβολίας, η πιθανότητα διεγερμένης εκπομπής μπορεί να γίνει πολύ μεγαλύτερη από την πιθανότητα αυθόρμητης εκπομπής. Μια τέτοια κατάσταση λαμβάνει χώρα στο ενεργό μέσο ενός λέιζερ παραγωγής, καθώς και όταν ένα λέιζερ χρησιμοποιείται ως πηγή συναρπαστικής ακτινοβολίας.

Με αυτόν τον τρόπο , υπάρχει μόνο ένας τύπος στοιχειωδών διεργασιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση της οπτικής ακτινοβολίας, συγκεκριμένα: διεγερμένες μεταβάσεις με ακτινοβολία. Σύμφωνα με την έκφραση (13), η πιθανότητα τέτοιων μεταπτώσεων μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας τη φασματική ενεργειακή πυκνότητα της «αναγκαστικής» ακτινοβολίας. Αφ 'ετέρου,ντο με μια ορισμένη πιθανότητα, ο αριθμός των αναγκαστικών μεταβάσεων ανά μονάδα χρόνου, που καθορίζει την ισχύ της διεγερμένης εκπομπής, εξαρτάται επίσης από τον πληθυσμό του ανώτερου ενεργειακού επιπέδουΝ2.

Το ισοζύγιο ενέργειας ανά μονάδα όγκου ύλης, που εκπέμπεται ανά μονάδα χρόνου ως αποτέλεσμα εξαναγκασμένων μεταπτώσεων και απορροφάται ως αποτέλεσμα εξαναγκασμένων μεταπτώσεων με διέγερση του ατόμου, μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

(16)

Δεδομένου ότι g 1 B 12 = g 2 B 21 , ο τύπος (16) μπορεί να ξαναγραφτεί ως:

. (17)

Υπό φυσικές συνθήκες, σύμφωνα με την κατανομή Maxwell-Boltzmann, πάντα και∆W< 0, δηλ. Η διάδοση της ακτινοβολίας σε ένα μέσο συνοδεύεται απαραίτητα από μείωση της έντασής της.

Προκειμένου το μέσο να ενισχύσει την προσπίπτουσα ακτινοβολία σε αυτό (∆W > 0), είναι απαραίτητο η συνθήκηή (ελλείψει εκφυλισμού) N 2 > N 1 . Με άλλα λόγια, η κατανομή ισορροπίας των πληθυσμών πρέπει να σπάσει με τέτοιο τρόπο ώστε οι πολιτείες με υψηλότερη ενέργεια να είναι πιο πυκνοκατοικημένες από τις πολιτείες με χαμηλότερη ενέργεια.

Ένα μέσο που βρίσκεται σε κατάσταση μη ισορροπίας, στο οποίο η κατανομή του πληθυσμού για τουλάχιστον δύο επίπεδα ενέργειας είναι ανεστραμμένη (αντεστραμμένη) σε σχέση με την κατανομή Maxwell-Boltzmann, ονομάζεταιαντίστροφος. Τέτοια περιβάλλοντα έχουναρνητικός συντελεστής απορρόφησηςα (βλέπε (1) - Νόμος του Μπουγκέρ), δηλ. όταν η ακτινοβολία διέρχεται από αυτά, η έντασή της αυξάνεται.Τέτοια περιβάλλοντα ονομάζονταιενεργός . Για την ενίσχυση του φωτός σε ένα ενεργό μέσο, ​​η ενέργεια που εκπέμπεται ανά μονάδα χρόνου πρέπει να υπερβαίνει τις συνολικές απώλειες ενέργειας λόγω της απορρόφησης της ακτινοβολίας στο μέσο και τις χρήσιμες απώλειες, δηλαδή την απομάκρυνση της ακτινοβολίας από το μέσο προς την κατεύθυνση της διάδοσης της ακτινοβολίας.(για παράδειγμα, χρήσιμες απώλειες είναι η ενέργεια ακτινοβολίας λέιζερ).

Εικόνα 2 - Θραύσμα της υπό όρους

φάσμα απορροφήσεως

αραιωμένο αέριο

EMBED Equation.3

Σχήμα 1 - Δείγμα φασματικής εξάρτησης του συντελεστή

εξαγορές

Εικόνα 3 - Ποικιλίες ακτινοβολίας μεταπτώσεων σωματιδίων

στο απλούστερο σύστημα δύο επιπέδων

hv ik

hv ik

hv ik

hv ik

Ε 2

Ε 1

ΣΤΑ 12

Α 21

ΣΤΙΣ 21

Καθώς και άλλα έργα που μπορεί να σας ενδιαφέρουν
31169.		Καταγράψτε τα χαρακτηριστικά ενός πειστικού μηνύματος	21,5 KB
	Επίσης, το συναίσθημα της χαράς μπορεί να προκαλέσει θετικούς συσχετισμούς με το θέμα του μηνύματος, αστεία, αστείες ιστορίες. Τα μηνύματα στη γάτα θυμούνται καλύτερα για τραγικές καταστάσεις. Στην περίπτωση χρήσης του συναισθήματος του φόβου, μπορεί να συναντήσετε ένα φαινόμενο μπούμερανγκ: η συνέπεια της γάτας μπορεί να είναι να ξεχάσει το μήνυμα.
31170.		Τι είναι η γνωστική ασυμφωνία	23 KB
	Στην πράξη δεν συμβαίνει ούτε το ένα ούτε το άλλο, η διαδικασία σβήνει χωρίς καν να φτάσει στο στάδιο της δυσφορίας στα κεφάλια του πληθυσμού των 95, συνυπάρχουν απόλυτα αντιφατικά γεγονότα και ιδέες γι' αυτούς και τίποτα. Είναι επίσης δυνατή μια παραλλαγή με μια άνευ όρων αντανακλαστική απόρριψη των πληροφοριών που προκαλούν τέτοια δυσφορία.
31175.		ΓΛΩΣΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΓΓΛΙΚΩΝ ΕΦΗΜΕΡΙΔΩΝ	20,52 KB
	Η γλώσσα της εφημερίδας, βέβαια, έχει μια κάποια ιδιαιτερότητα που τη διακρίνει από τη γλώσσα της μυθοπλασίας ή της επιστημονικής λογοτεχνίας, από την καθομιλουμένη. Αυτό είναι συνέπεια της μακροχρόνιας επιλογής γλωσσικών, εκφραστικών μέσων.
31176.		Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της μαζικής επικοινωνίας	21,5 KB
	Το μήνυμα 2 έχει πολλά svv: κοινωνική συνάφεια κοινωνική σημασία μοντέρνα αιώνια θέματα γρήγορη λήθη περιοδικότητα τακτική επιστροφή σε ορισμένα θέματα προσβασιμότητα ψυχαγωγική συναισθηματικότητα έχει παιχνιδιάρικο χαρακτήρα εμπορευματοποίησης. : αποτελεσματικότητα συναισθηματικότητα η δυνατότητα χρήσης στο παρασκήνιο. : αποτελεσματικότητα συναισθηματικότητα μεταδοτική επίδραση της παρουσίας. η συναισθηματικότητα είναι αδύναμη αποτελεσματικότητα.

Κάτω από τη δράση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ενός κύματος φωτός που διέρχεται από μια ουσία, προκύπτουν ταλαντώσεις των ηλεκτρονίων του μέσου, γεγονός που είναι ο λόγος για τη μείωση της ενέργειας ακτινοβολίας που δαπανάται για τη διέγερση των ταλαντώσεων ηλεκτρονίων. Αυτή η ενέργεια εν μέρει αναπληρώνεται ως αποτέλεσμα της εκπομπής δευτερογενών κυμάτων από ηλεκτρόνια και εν μέρει μπορεί να μετατραπεί σε άλλους τύπους ενέργειας. Εάν μια παράλληλη δέσμη φωτός (ένα επίπεδο κύμα) προσπίπτει στην επιφάνεια μιας ουσίας με ένταση Εγώ, τότε αυτές οι διεργασίες προκαλούν μείωση της έντασης Εγώκαθώς το κύμα διαπερνά το υλικό. Πράγματι, διαπιστώθηκε πειραματικά και στη συνέχεια αποδείχθηκε θεωρητικά από τον Bouguer ότι η ένταση της ακτινοβολίας μειώνεται σύμφωνα με το νόμο (νόμος Bouguer):

πού είναι η ένταση της ακτινοβολίας που εισέρχεται στην ουσία, ρεείναι το πάχος του στρώματος, είναι ο συντελεστής απορρόφησης ανάλογα με τον τύπο της ουσίας και το μήκος κύματος. Εκφράζουμε τον συντελεστή απορρόφησης από τον νόμο Bouguer:

Η αριθμητική τιμή αυτού του συντελεστή αντιστοιχεί στο πάχος του στρώματος, αφού περάσει από το οποίο η ένταση του επίπεδου κύματος μειώνεται σε μι= 2,72 φορές. Μετρώντας πειραματικά τις τιμές της έντασης Ι 1και Ι 2, που αντιστοιχεί στη διέλευση δέσμης φωτός της ίδιας αρχικής έντασης μέσα από στρώματα ύλης με πάχος και, κατά συνέπεια, είναι δυνατός ο προσδιορισμός της τιμής του συντελεστή απορρόφησης από τη σχέση

Η εξάρτηση του συντελεστή απορρόφησης από το μήκος κύματος παρουσιάζεται συνήθως με τη μορφή πινάκων ή γραφημάτων (ένα σύνολο διαβατηρίων για έγχρωμα φίλτρα). Ένα παράδειγμα είναι στο σχήμα 1.

Τα φάσματα απορρόφησης των μεταλλικών ατμών σε χαμηλή πίεση έχουν μια ιδιαίτερα περίπλοκη μορφή, όταν τα άτομα μπορούν πρακτικά να θεωρηθούν ότι δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ο συντελεστής απορρόφησης τέτοιων ατμών είναι πολύ μικρός (κοντά στο μηδέν) και μόνο σε πολύ στενά φασματικά διαστήματα (πλάτους πολλών χιλιοστών του νανομέτρου) υπάρχουν αιχμηρά μέγιστα στα φάσματα απορρόφησης (Εικόνα 2).

Οι σημειωμένες περιοχές απότομης απορρόφησης των ατόμων αντιστοιχούν στις συχνότητες των φυσικών δονήσεων των ηλεκτρονίων μέσα στα άτομα. Αν μιλάμε για τα φάσματα απορρόφησης των μορίων, τότε καταγράφονται και ζώνες απορρόφησης που αντιστοιχούν στις συχνότητες των φυσικών δονήσεων των ατόμων στο μόριο. Δεδομένου ότι οι μάζες των ατόμων είναι πολύ μεγαλύτερες από τη μάζα ενός ηλεκτρονίου, αυτές οι ζώνες απορρόφησης μετατοπίζονται στην υπέρυθρη περιοχή του φάσματος.

Τα φάσματα απορρόφησης στερεών και υγρών, κατά κανόνα, χαρακτηρίζονται από ευρείες ζώνες απορρόφησης. Στα φάσματα απορρόφησης πολυατομικών αερίων καταγράφονται ευρείες ζώνες απορρόφησης, ενώ τα φάσματα των μονοατομικών αερίων χαρακτηρίζονται από έντονες γραμμές απορρόφησης. Μια τέτοια διαφορά στα φάσματα των μονοατομικών και πολυατομικών αερίων δείχνει ότι ο λόγος για την επέκταση των φασματικών ζωνών είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ των ατόμων.

Ο νόμος του Bouguer εκπληρώνεται σε ένα ευρύ φάσμα τιμών έντασης φωτός (όπως καθιερώθηκε από τον S.I. Vavilov, όταν η ένταση αλλάζει κατά συντελεστή 1020), όπου ο δείκτης απορρόφησης δεν εξαρτάται ούτε από την ένταση ούτε από το πάχος του στρώματος.

Για ουσίες με μεγάλη διάρκεια ζωής της διεγερμένης κατάστασης σε επαρκώς υψηλή ένταση φωτός, ο συντελεστής απορρόφησης μειώνεται, καθώς ένα σημαντικό μέρος των μορίων βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση. Υπό αυτές τις συνθήκες, ο νόμος του Bouguer δεν πληρούται.

Λαμβάνοντας υπόψη το ζήτημα της απορρόφησης του φωτός από ένα μέσο του οποίου η πυκνότητα δεν είναι παντού ίδια, ο Bouguer υποστήριξε ότι «το φως μπορεί να υποστεί ίσες αλλαγές μόνο όταν συναντά ίσο αριθμό σωματιδίων ικανά να καθυστερήσουν τις ακτίνες ή να τις διασκορπίσουν» και ότι, ως εκ τούτου , "όχι τα πάχη" έχουν σημασία για απορρόφηση. , αλλά οι μάζες της ουσίας που περιέχονται σε αυτά τα πάχη. Αυτός ο δεύτερος νόμος του Bouguer έχει μεγάλη πρακτική σημασία στη μελέτη της απορρόφησης του φωτός από διαλύματα ουσιών σε διαφανείς (σχεδόν μη απορροφητικούς) διαλύτες. Ο συντελεστής απορρόφησης για τέτοια διαλύματα είναι ανάλογος με τον αριθμό των απορροφητικών μορίων ανά μονάδα μήκους της διαδρομής του φωτεινού κύματος, δηλαδή τη συγκέντρωση του διαλύματος Με:

όπου ΑΛΛΑείναι ένας συντελεστής αναλογικότητας που εξαρτάται από τον τύπο της ουσίας και δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση. Αφού ληφθεί υπόψη αυτή η αναλογία, ο νόμος του Bouguer παίρνει τη μορφή:

Δήλωση Ανεξαρτησίας Συντελεστή ΑΛΛΑαπό τη συγκέντρωση μιας ουσίας και τη σταθερότητά της ονομάζεται συχνά νόμος της μπύρας (ή της μπύρας). Το φυσικό νόημα αυτής της δήλωσης είναι ότι η ικανότητα των μορίων να απορροφούν ακτινοβολία δεν εξαρτάται από τα γύρω μόρια. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές εξαιρέσεις σε αυτόν τον νόμο, ο οποίος είναι επομένως κανόνας και όχι νόμος. Η αξία της ποσότητας ΑΛΛΑποικίλλει για μόρια σε κοντινή απόσταση. Εξαρτάται επίσης από τον τύπο του διαλύτη. Εάν δεν υπάρχουν αποκλίσεις από τον γενικευμένο νόμο του Μπουγκέρ, τότε είναι βολικό να τον χρησιμοποιήσετε για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των διαλυμάτων.

Τα φάσματα απορρόφησης των ουσιών χρησιμοποιούνται για φασματική ανάλυση, δηλαδή για τον προσδιορισμό της σύνθεσης πολύπλοκων μειγμάτων (ποιοτική και ποσοτική ανάλυση).

Η απορρόφηση της ακτινοβολίας από την ύλη εξηγείται με βάση τις κβαντικές έννοιες. Οι κβαντικές μεταβάσεις ενός ατομικού συστήματος από τη μια στατική κατάσταση στην άλλη οφείλονται στη λήψη ή μεταφορά ενέργειας από αυτό το σύστημα σε άλλα αντικείμενα ή στην ακτινοβολία του στον χώρο που περιβάλλει το άτομο. Μεταπτώσεις στις οποίες ένα ατομικό σύστημα απορροφά, εκπέμπει ή διασκορπίζεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, λέγονται ακτινοβολία(ή ακτινοβόλο). Κάθε μετάβαση ακτινοβολίας μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων και στο φάσμα αντιστοιχεί σε μια φασματική γραμμή που χαρακτηρίζεται από τη συχνότητα και κάποιο ενεργειακό χαρακτηριστικό της ακτινοβολίας που εκπέμπεται (για φάσματα εκπομπής), απορροφάται (για φάσματα απορρόφησης) ή σκεδάζεται (για φάσματα σκέδασης) από ένα ατομικό σύστημα . Οι μεταπτώσεις κατά τις οποίες υπάρχει άμεση ανταλλαγή ενέργειας ενός δεδομένου ατομικού συστήματος με άλλα ατομικά συστήματα (συγκρούσεις, χημικές αντιδράσεις κ.λπ.) ονομάζονται μη ακτινοβολία(ή μη ακτινοβολίας).

Τα κύρια χαρακτηριστικά του ενεργειακού επιπέδου είναι:

– ο βαθμός (πολλαπλασιασμός) του εκφυλισμού ή το στατιστικό βάρος είναι ο αριθμός των διαφορετικών στατικών καταστάσεων (συναρτήσεις κατάστασης) στις οποίες αντιστοιχεί η ενέργεια.

– πληθυσμός είναι ο αριθμός των σωματιδίων ενός δεδομένου τύπου ανά μονάδα όγκου, που έχουν ενέργεια.

– η διάρκεια ζωής μιας διεγερμένης κατάστασης είναι η μέση διάρκεια ενός σωματιδίου σε κατάσταση με ενέργεια .

Η φασματική θέση της γραμμής (λωρίδα), δηλ. η συχνότητα γραμμής μπορεί να προσδιοριστεί εφαρμόζοντας τον κανόνα συχνότητας Bohr

Οι κβαντικές μεταβάσεις χαρακτηρίζονται από τους συντελεστές Αϊνστάιν, η φυσική σημασία των οποίων θα εξηγηθεί αργότερα.

Χρησιμοποιώντας το απλούστερο σύστημα δύο επιπέδων ως παράδειγμα, ας αναλύσουμε ποια εσωτερικά χαρακτηριστικά του ατομικού συστήματος καθορίζουν την ένταση της φασματικής γραμμής. Έστω και είναι δύο ενεργειακά επίπεδα ενός απομονωμένου ατομικού συστήματος (άτομο ή μόριο), ο πληθυσμός του οποίου θα συμβολίζεται αντίστοιχα Ν 1και Ν 2(Εικόνα 3).

Ο αριθμός των σωματιδίων ανά μονάδα όγκου που δημιουργούν στο χρόνο dtστον στατικό τρόπο διέγερσης, οι μεταβάσεις , που συνοδεύονται από την απορρόφηση της ενέργειας της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, θα προσδιορίζονται σύμφωνα με τον τύπο:

όπου είναι η φασματική ενεργειακή πυκνότητα όγκου της εξωτερικής (συναρπαστικής) ακτινοβολίας, η συχνότητα της οποίας είναι .

Σε αυτή την περίπτωση, τα σωματίδια που μεταφέρονται σε διεγερμένη κατάσταση με ενέργεια σε μονάδα όγκου ύλης απορροφούν ενέργεια

Από την έκφραση (5) φαίνεται ότι

είναι η πιθανότητα μετάπτωσης ανά μονάδα χρόνου, συνοδευόμενη από απορρόφηση, ανά σωματίδιο. Άρα ο συντελεστής Αϊνστάιν έχει πιθανολογική (στατιστική) σημασία.

Η διαδικασία εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μπορεί να συμβεί σύμφωνα με δύο μηχανισμούς: αυθόρμητα (λόγω εσωτερικών αιτιών) και εξαναγκασμένη (υπό την επίδραση συναρπαστικής ακτινοβολίας).

Ο συνολικός αριθμός των σωματιδίων που παράγονται ανά χρόνο dtΟι αυθόρμητες μεταβάσεις είναι ευθέως ανάλογες με τον πληθυσμό του επιπέδου που αντιστοιχεί στην αρχική κατάσταση του συστήματος:

Η ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται αυθόρμητα από άτομα (μόρια) που βρίσκονται σε μια μονάδα όγκου μιας ουσίας με την πάροδο του χρόνου μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

Από τον τύπο (8) εκφράζουμε την τιμή:

είναι ο συντελεστής Αϊνστάιν, που έχει την έννοια της πιθανότητας μετάπτωσης που συνοδεύεται από αυθόρμητη εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας κατά ένα σωματίδιο ανά μονάδα χρόνου.

Η διεγερμένη εκπομπή λαμβάνει χώρα υπό τη δράση εξωτερικής (αναγκαστικής) ακτινοβολίας. στο εξεταζόμενο σύστημα επιπέδων άμεσα Ο αριθμός διεγερμένων μεταπτώσεων ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια του χρόνου dtσε αναλογία με τον πληθυσμό Ν 2επίπεδο που αντιστοιχεί στην αρχική κατάσταση του συστήματος ( Ε 2) και την φασματική ενεργειακή πυκνότητα όγκου της εξωτερικής (συναρπαστικής) ακτινοβολίας u 12:

Η ενέργεια της διεγερμένης ακτινοβολίας που εκπέμπεται σε μονάδα όγκου ύλης σε ένα χρόνο dt, γράφουμε με τη μορφή:

Από τον τύπο (11) είναι εύκολο να εξαχθεί η ποσότητα

είναι η πιθανότητα μιας μετάβασης που γίνεται από ένα σωματίδιο ανά μονάδα χρόνου και συνοδεύεται από διεγερμένη εκπομπή. Εδώ, είναι ο συντελεστής Αϊνστάιν για διεγερμένες ακτινοβολικές μεταπτώσεις.

Με βάση τις παραστάσεις που παρουσιάζονται, καθορίζονται οι σχέσεις μεταξύ των συντελεστών Αϊνστάιν, για τις υπό εξέταση μεταβάσεις που έχουν τη μορφή:

όπου και είναι τα στατιστικά βάρη των ενεργειακών επιπέδων και .

Έτσι, οι εσωτερικές παράμετροι του ατομικού συστήματος, που καθορίζουν την ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που απορροφάται ή εκπέμπεται από μια ουσία και, κατά συνέπεια, την ένταση των φασματικών γραμμών στο καταγεγραμμένο φάσμα, είναι πιθανότητες μετάβασης ανά μονάδα χρόνου, δηλαδή οι συντελεστές Αϊνστάιν.

Σε σχετικά χαμηλές τιμές της πυκνότητας όγκου της συναρπαστικής ακτινοβολίας, η συνολική πιθανότητα εκπομπής καθορίζεται σχεδόν πλήρως από την πιθανότητα αυθόρμητων μεταβάσεων με εκπομπή ενέργειας. Σε υψηλή ισχύ ακτινοβολίας, η πιθανότητα διεγερμένης εκπομπής μπορεί να γίνει πολύ μεγαλύτερη από την πιθανότητα αυθόρμητης εκπομπής. Μια τέτοια κατάσταση λαμβάνει χώρα στο ενεργό μέσο ενός λέιζερ παραγωγής, καθώς και όταν ένα λέιζερ χρησιμοποιείται ως πηγή συναρπαστικής ακτινοβολίας.

Έτσι, υπάρχει μόνο ένας τύπος στοιχειωδών διεργασιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση της οπτικής ακτινοβολίας, δηλαδή οι διεγερμένες μεταβάσεις με ακτινοβολία. Σύμφωνα με την έκφραση (13), η πιθανότητα τέτοιων μεταπτώσεων μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας τη φασματική ενεργειακή πυκνότητα της "αναγκαστικής" ακτινοβολίας. Από την άλλη πλευρά, με μια ορισμένη πιθανότητα, ο αριθμός των αναγκαστικών μεταβάσεων ανά μονάδα χρόνου, που καθορίζει την ισχύ της διεγερμένης εκπομπής, εξαρτάται επίσης από τον πληθυσμό του ανώτερου ενεργειακού επιπέδου Ν 2.

Το ισοζύγιο ενέργειας ανά μονάδα όγκου ύλης, που εκπέμπεται ανά μονάδα χρόνου ως αποτέλεσμα εξαναγκασμένων μεταπτώσεων και απορροφάται ως αποτέλεσμα εξαναγκασμένων μεταπτώσεων με διέγερση του ατόμου, μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

Δεδομένου ότι g 1 B 12 = g 2 B 21 , ο τύπος (16) μπορεί να ξαναγραφτεί ως:

Υπό φυσικές συνθήκες, σύμφωνα με την κατανομή Maxwell-Boltzmann, πάντα και ∆W< 0, δηλ. Η διάδοση της ακτινοβολίας σε ένα μέσο συνοδεύεται απαραίτητα από μείωση της έντασής της.

Προκειμένου το μέσο να ενισχύσει την προσπίπτουσα ακτινοβολία σε αυτό ( ∆W> 0), είναι απαραίτητο η συνθήκη ή (ελλείψει εκφυλισμού) N 2 > N 1Με άλλα λόγια, η κατανομή ισορροπίας των πληθυσμών πρέπει να παραβιάζεται με τέτοιο τρόπο ώστε οι πολιτείες με υψηλότερη ενέργεια να είναι πιο πυκνοκατοικημένες από τις πολιτείες με χαμηλότερη ενέργεια.

Ένα μέσο που βρίσκεται σε κατάσταση μη ισορροπίας, στο οποίο η κατανομή του πληθυσμού για τουλάχιστον δύο επίπεδα ενέργειας είναι ανεστραμμένη (αντεστραμμένη) σε σχέση με την κατανομή Maxwell-Boltzmann, ονομάζεται αντίστροφος.Τέτοια μέσα έχουν αρνητικό συντελεστή απορρόφησης α (βλ. (1) - νόμος του Μπουγκέρ), δηλ. όταν η ακτινοβολία διέρχεται από αυτά, η έντασή της αυξάνεται. Τέτοια περιβάλλοντα ονομάζονται ενεργός. Για την ενίσχυση του φωτός σε ένα ενεργό μέσο, ​​η ενέργεια που εκπέμπεται ανά μονάδα χρόνου πρέπει να υπερβαίνει τις συνολικές απώλειες ενέργειας λόγω της απορρόφησης της ακτινοβολίας στο μέσο και τις χρήσιμες απώλειες, δηλαδή την απομάκρυνση της ακτινοβολίας από το μέσο προς την κατεύθυνση της διάδοσης της ακτινοβολίας. (για παράδειγμα, χρήσιμες απώλειες είναι η ενέργεια ακτινοβολίας λέιζερ).