Большая Советская энциклопедия - спонтанное излучение

спонтанное испускание, самопроизвольное испускание электромагнитного излучения атомами и др. квантовыми системами, находящимися на возбуждённых уровнях энергии (см. Квантовые переходы). В отличие от вынужденного излучения (См. Вынужденное излучение), С. и. не зависит от воздействия на квантовую систему внешнего электромагнитного излучения, и его закономерности определяются исключительно свойствами самой системы, подобно другим типам спонтанных (самопроизвольных) превращений (например радиоактивному распаду, превращению молекул при мономолекулярных реакциях (См. Мономолекулярные реакции)). С. и. возникает при спонтанном квантовом переходе возбуждённой системы с более высокого уровня энергии Ei, на более низкий Ek и характеризуется частотой νik испускаемого фотона с энергией hνικ = Ei — Ek (где h — Планка постоянная) и вероятностью Aik, равной среднему числу таких фотонов, испускаемых квантовой системой в единицу времени. Если число атомов или молекул на возбуждённом уровне энергии Ei (населенность уровня) равно Ni, то мощность С. и. — энергия фотонов, испускаемых в 1 сек, равна Ni Aik h(ik; она определяет интенсивность С. и., которая остаётся постоянной при постоянстве Ni. Если задано начальное число возбуждённых систем Ni0, а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. Будет происходить убывание Ni со временем t по закону Ni = Ni0 ехр (— Ait), где Ai — полная вероятность С. и. при переходах системы с уровня энергии Ei на все более низкие уровни энергии Ek (Ai = ΣAik). Чем больше Ai, тем быстрее С. и. затухает со временем и тем меньше Время жизни τ = 1/Ai, на уровне Ei.

Вероятность Aik С. и., являющаяся важнейшей характеристикой квантового перехода между уровнями энергии Ei и Ek зависит от свойств обоих уровней. Для дипольного излучения (См. Излучение) Aik пропорциональна кубу частоты перехода и квадрату т. н. дипольного момента перехода (см. Диполь); в видимой области спектра она Спонтанное излучение 10⁸ сек^-1, что соответствует временам жизни возбуждённых уровней энергии Спонтанное излучение 10^–8 сек. В спектроскопии часто пользуются вместо вероятностей Aik безразмерными вероятностями fik = Aik/A0 — т. н. силами осцилляторов (А0 — вероятность, принятая за единицу и дающая такой же закон затухания С. и., как и для дипольного излучения упруго связанного электрона согласно классической теории).

Лит.: см. при ст. Излучение.

М. А. Ельяшевич.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978