резки преходи квантовата система (атоми, молекули, атомното ядро, твърдо вещество) от едно състояние в друго. Най-важните са К н между стационарните държави (виж неподвижно състояние.), Съответстващи на различни енергии на квантовата система, - .. К н система от едно ниво на енергия (. Вижте нива на енергия) в друга. В прехода от по-високо ниво на енергия на по-ниска система Ek Ei дава енергия Ek - Ei. обратен преход - да го (фиг.). С п. Може да бъде излъчващ и nonradiative. . Когато п радиационните система излъчва К. (преход Ek → EI) или абсорбира (преход Ei → Ek) квантовата на електромагнитно лъчение - фотон - енергия часа ν (ν - честота радиация, з - Планк константа) отговаря основно връзка
(Което представлява закона за запазване на енергията по такъв преход). В зависимост от енергия разликата между състоянията на системата, между които К п. Фотони излъчвани или абсорбират от радио, инфрачервена, видими, ултравиолетов, рентгенови лъчи, γ-лъчение. . Наборът от излъчващ К п с по-ниски енергийни нива на горната формата на спектъра на абсорбция на квантов система, множество обратни преходи - (. Виж Оптично Spectra) си спектър на излъчване.
В nonradiative К н. System получава или дава енергия като взаимодейства с другите. Systems. Например, атомите газ или молекули в сблъсъци с друг или с електрони могат да получат енергия (възбуден) или спести.
. Най-важната характеристика на всяка К. р е вероятността за преход, който определя колко често активен К. преход вероятност Р се измерва броя на преходите на даден вид в дадена квантова система за единица време (1 сек) .; Въпреки това може да има стойност от 0 до ∞ (за разлика от вероятността за едно събитие, което не може да надвишава 1). Вероятностите за преход се изчисляват от квантовата механика.
На радиационните квантовата преходи могат да бъдат спонтанни ( "спонтанна"), независимо от външни влияния на квантов система (спонтанно излъчване на фотон) и вътрешно индуцирана - под влияние на външното електромагнитно излъчване резонанс [отговарят връзка (1)], честотата ню (абсорбция и стимулирани на емисиите на един фотон). Тъй като спонтанен емисиите на възможно квантова система е по развълнувани енергийните нива на Ek за определено време и след това рязко се превключва към някои по-ниско ниво. Средната продължителност на престоя система τk развълнуван Ek нарича време за качеството на живота. По-малката τk. по-голяма е вероятността за преход на системата до състояние с най-ниска енергия. Големината на Ak = 1 / τk. определяне на средния брой фотони, излъчвани от частиците (атом, молекула) в 1 секунда (τk изразена в секунди), се нарича вероятност за спонтанно емисията от нивото Ek. За най-простия случай на спонтанна преход към първата възбуден нивото на А2 на нивото на земята E2 E1 стойност = 1 / τ2 определя вероятността на този преход; е възможно да се определи A21. При по-високи нива на възбудени може К. р. За различни ниски нива (фиг.). Ак общия брой фотони, излъчвани от средно една частица с енергия Ek за 1 сек. Аки е сумата от броя на излъчените фотони в отделните преходи:
т. е. Ак общата вероятност за спонтанно емисии от нивото Ek е сумата от вероятностите за отделните спонтанни преходите Aki Ek → EI. Аки Айнщайн стойност коефициент се нарича спонтанна емисия с този преход. Водороден атом Aki Quantum преходи (Юли 10 - 10 август) -1 сек.
. К. за вътрешно п брой преходи пропорционално ρν честота ню радиация плътност = (Ek - Ei) / час. т. е. честота ν фотони. са в 1 cm 3. вероятностите за абсорбция и стимулира отделянето се характеризират с коефициенти съответно Einstein Bik и BKI. Равен брой фотони абсорбира и отделяни съответно разселени средно една частица на 1 сек с плътността на излъчване, равна на единица. Съставите Bik ρν и BKI ρν определяне вероятността от стимулирани емисии и абсорбция на външното електромагнитно лъчение и плътност ρν, като Aki. изразена в S-1.
Коефициенти Аки, БИК и BKI свързани с отношенията (първо, получени от Айнщайн и строго оправдани в квантовата електродинамика (Виж квантовата електродинамика).)
където GI (GK) - .. ниво изроденост Ei (Ek), т.е. броя на различните състояния на системата със същата енергия EI (съответно Ek), с - скоростта на светлината. За преходи между nondegenerate нива (GI = GK = 1) BKI = Bik. . Т.е. вероятността на принудителен К. п - .. напред и назад - идентични. Ако е известно, една от Einstein коефициент, след това от връзките (3) и (4) могат да бъдат определени други.
Вероятност от радиационните преходи са различни за различните К н., В зависимост от свойствата на енергийните нива на Ei и Ek, между които настъпва прехода. К. вероятност п. Колкото повече, толкова по-голяма промяна в електрически преходния и магнитните свойства на квантовата система се характеризира с електрически и магнитни моменти. Способност излъчващ К п. Между нивата Ei и Ek с определени правила за подбор, определени в Е. (За подробности вижте. На излъчването на електромагнитни.)
Nonradiative квантовата преходи също се характеризират вероятности съответните преходи CKI и Cik, - средни откат процеси и енергия Ek - Ei 1 сек, изчислени на частиците с Ek енергия (за процеса на пренос на енергия) или енергия Ei (за енергия процес). Ако е възможно, така и не-излъчващ излъчващ К. п. Общо вероятността за преход е равна на сумата от вероятностите за двата вида преходи. Отчитане nonradiative К. стр. Играе значителна роля при вероятността е от същия порядък или по-голяма от съответната К н. С радиация. Например, ако първият възбуден ниво Е2 възможно спонтанно излъчващ прехода към основната ниво с вероятност от Е1 и А21 radiationless преход към едно и също ниво с C21 вероятност. общата вероятността преход е А21 + C21. и живота на равен τ'2 ниво = 1 / (А21 + C21) вместо τ2 = 1 / А2 в отсъствието на nonradiative преход. По този начин. поради nonradiative К. п. нивото на живот намалява. Когато A21 >> C21 τ'2 време е много малък в сравнение с τ'2. и по-голямата част от частиците ще загубят възбуждане Е2 енергия - Е1 в nonradiative процеси - ще настъпи спонтанно охлаждане на емисиите.
ниво част квантовата система: Е1 - основен слой (слой с най-малката възможна енергия), Е2. E3. Е4 - развълнувани нива. Стрелките показват абсорбция квантовата преходи (посока нагоре) и енергия връщането (посока надолу).
Свързани статии