Физическая энциклопедия - монохроматическое излучение

(от греч. monos один, единый и chroma цвет), электромагнитное излучение одной определённой и строго постоянной частоты. Происхождение термина «М. и.» связано с тем, что различие в частоте световых волн воспринимается человеком как различие в цвете. Однако по своей природе электромагнитные волны видимого диапазона, лежащие в интервале 0,4-0,7 мкм, не отличаются от эл.-магн. волн др. диапазонов (ИК, УФ, рентгеновского и т. д.), по отношению к к-рым также используют термин «монохроматический» (одноцветный), хотя никакого ощущения цвета эти волны не дают. Теория эл.-магн. излучения, основанная на Максвелла уравнениях, описывает любое М.

и. как гармонич. колебание, происходящее с неизменной амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Плоская монохроматич. волна эл.-магн. излучения служит примером полностью когерентного поля (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ), параметры к-рого неизменны в любой точке пр-ва и известен закон их изменения во времени. Однако процессы излучения всегда ограничены во времени, а потому понятие М.

и. явл. идеализацией. Реальное естеств. излучение обычно представляет собой сумму нек-рого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем уже интервал, к-рому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно монохроматичнее. Так, излучение, соответствующее , отд. линиям спектров испускания свободных атомов (напр., атомов разреженного газа), очень близко к М. и. (см. АТОМНЫЕ СПЕКТРЫ); каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния т с большей энергией в состояние и с меньшей энергией. Если бы энергии этих состояний имели строго фиксированные значения Еm и Еn, атом излучал бы М. и. частоты vmn= (Еm-En)/h. Однако в состояниях с большей энергией атом может находиться лишь малое время Dt (обычно 10-8 с т. н. время жизни на энергетич. уровне), и согласно неопределённостей соотношению для энергии и времени жизни квант. состояния (DE•Dt?h) энергия, напр. состояния га, может иметь любое значение между Еm+DE и Еm-DЕ. Поэтому излучение каждой линии спектра соответствует интервалу частот Dvmn=DE/h=1/Dt (подробнее (см. ШИРИНА СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ)). Т. к. идеальным М. и. не может быть по самой своей природе, то обычно монохроматическим считается излучение с узким спектр.

интервалом, к-рый можно приближённо характеризовать одной частотой (или длиной волны). Приборы, с помощью к-рых из реального излучения выделяют узкие спектр. интервалы, наз. монохроматорами. Чрезвычайно высокая монохроматичность характерна для излучения нек-рых типов лазеров (ширина спектр. интервала излучения достигает величины 10-6 ?, что значительно уже, чем ширина линий ат.

спектров). .