СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

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, 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 (напр., радиоактивному распаду, превращению молекул при мономолекулярных реакциях). С. и. возникает при спонтанном квантовом переходе возбуждённой системы с более высокого уровня энергии СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №1 ₁ на более низкий СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №2 _к и характеризуется частотой v_ik испускаемого фотона с энергией hv_ik - _i -_k (где h - Планка постоянная) и вероятностью А_ik, равной среднему числу таких фотонов, испускаемых квантовой системой в единицу времени. Если число атомов или молекул на возбуждённом уровне энергии СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №5 _i(населённость уровня) равно N_1, то мощность С. и.- энергия фотонов, испускаемых в 1 сек, равна N₁ А_ik,, hv_ik,‘, она определяет интенсивность С. и., к-рая остаётся постоянной при постоянстве N_I.Если задано начальное число возбуждённых систем N_o, а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. будет происходить убывание N_i со временем t по закону Ni = No ехр (-A₁t), где Ai - полная вероятность С. и. при переходах системы с уровня энергии СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №8 ₁ на все более низкие уровни энергии СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №9 _k(А = = СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №11 А_ik,)· Чем больше Ai, тем быстрее С. и. затухает со временем и тем меньше время жизни = 1/Ана уровне СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №14 ₁. Вероятность А_ik,, С. и., являющаяся важнейшей характеристикой квантового перехода между уровнями энергии СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №15 ₁ и СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ фото №16 _k, зависит от свойств обоих уровней. Для дипольного излучения А_ik,, пропорциональна кубу частоты перехода и квадрату т. н. дипольного момента перехода (см. Диполь); в видимой области спектра она~10⁸ сек"¹, что соответствует временам жизни возбуждённых уровней энергии ~ 10~⁸сек. В спектроскопии часто пользуются вместо вероятностей А_ik, безразмерными вероятностями f_ik, = = А_ik,/Ao - т. н. силами осцилляторов (Ao - вероятность, принятая за единицу и дающая такой же закон затухания С. и., как и для дипольного излучения упруго связанного электрона согласие классической теории).