Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучения. Принцип действия оптических квантовых генераторов. Люминесценция.

Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество.

Свет поглощается в тех случаях, когда проходящая волна затрачивает энергию на различные процессы. Среди них: преобразование энергии волны во внутреннюю энергию – при нагревании вещества; затраты энергии на вторичное излучение в другом диапазоне частот (фотолюминесценция); затраты энергии на ионизацию – при фотохимических реакциях и т.п. При поглощении света колебания затухают и амплитуда электрической составляющей уменьшается по мере распространения волны.

Интенсивность волны будет изменяться по закону Бугера [П. Бугер

(1698–1758) – французский ученый]:

где – интенсивность волны на входе в среду; x – толщина слоя среды; α – коэффициент поглощения.

Лазер- квантовый генератор электромагнитных волн в видимом диапазоне спектра (источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов), основанный на вынужденном излучении атомов и молекул.

В 1917 г. А. Эйнштейн предсказал возможность перехода атома с высшего энергетического состояния в низшее под влиянием внешнего воздействия. Такое излучение называется вынужденным излучением и лежит в основе работы лазеров.

Лазерные источники света обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:
1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10-5 рад).
2. Свет лазера обладает исключительной монохроматичностью.
3. Лазеры являются самыми мощными источниками света.

Действие лазера основано на вынужденном излучении средой фотонов под действием внешнего электромагнитного поля.

Принцип действия лазера сложен. Согласно планетарной модели строения атома, предложенной английским физиком Э. Резерфордом, в атомах различных веществ электроны движутся вокруг ядра по определенным энергетическим орбитам. Каждой орбите соответствует определенное значение энергии электрона. В обычном, невозбужденном, состоянии электроны атома занимаютболее низкие энергетические уровни. Они способны только поглощать падающее на них излучение.

В результате взаимодействия с излучением атом приобретает дополнительное количество энергии, и тогда один или несколько его электронов переходят на отдаленные от ядра орбиты, то есть на более высокие энергетические уровни. В таких случаях говорят, что атом перешел в возбужденное состояние. Поглощение энергии происходит строго определенными порциями - квантами.

Избыточное количество энергии, полученное атомом, не может в нем оставаться бесконечно долго - атом стремится избавиться от излишка энергии. Возбужденный атом при определенных условиях будет отдавать полученную энергию так же строго определенными порциями, в процессе излучения его электроны возвращаются на прежние энергетические уровни. При этом образуются кванты света (фотоны), энергия которых равна разности энергии двух уровней. Происходит самопроизвольное, или спонтанное излучение энергии.



Люминесценция – излучение, избыточное над тепловым и имеющее длительность, значительно превышающую период световых колебаний.

Окисляющийся в воздухе фосфор, гнилушки, светлячки светятся за счет энергии химической реакции окисления – хемилюминесценции. Свечение при протекании тока в газе, жидкости или в твердых телах – электролюминесценция. Свечение под действием света – фотолюминесценцияи т.д.

Все виды люминесценции оказываются неравновесными. Например, электролюминесценция будет продолжаться до тех пор, пока есть

рекомбинирующие частицы, т.е. происходит процесс ионизации. Обычные температуры практически не влияют на этот процесс, т.е. неважно,

сколько энергии поглощает тело от окружающей среды.


2714237571158948.html
2714274043939621.html
    PR.RU™