- полная энергия молекулы

1.

2.

3.

Физические модели: двухуровневая схема. Населенность уровней энергии. Типы оптических переходов.

Микроскопическая система, которая состоит из N атомов и атомы этой системы могут иметь значения энергии  называется двухуровневой схемой.

Населенность энергетического уровня – число частиц системы, которые имеют вполне определенную энергию.

 – число атомов, которые имеют энергию

 – число атомов, которые имеют энергию

Термодинамическая среда:

Если создать среду в которой , то такое соотношение называется инверсной населенностью.

Типы оптических переходов:

1.Спонтанные переходы (2→1) из возбужденного состояния в основное с испусканием фотона

2.Вынужденные переходы (1→2) из основного состояния в возбужденное, с поглощением фотона.

3. Вынужденные переходы (2→1) из возбужденного состояния в основное с испусканием фотона, происходят в результате воздействия на систему внешнего излучения той же частоты, что и частота испускания.

4.Безизлучательный переход (2→1) фотон не испускается, а энергия превращается во внутреннюю энергию вещества.

Фотоны, испущенные в результате спонтанных переходов не идентичны по направлению, фазе и поляризации.

Спонтанное излучение не поляризовано, не направлено, не когерентно.

Фотоны, испущенные в результате вынужденных переходов по фазе, направлению идентичны фотонам вынуждающего излучения.

Вынужденное излучение поляризовано, направлено, когерентно.

Вероятности переходов.

Квантовые переходы происходят случайно.

 – изменение населенности

 – вероятность спонтанного перехода или коэффициент Эйнштейна

 – населенность возбужденного уровня

 – интервал времени

 – коэффициенты Эйнштейна для вынужденных переходов с поглощением и испусканием соответственно

 – объемная плотность энергии внешнего перехода

 – вероятности вынужденных переходов с поглощением и с испусканием.

Поглощение и усиление электромагнитного излучения веществом.

Интенсивность света, прошедшего через вещество согласно закону Бугера

 – интенсивность падающего света

 – толщина поглощающего слоя

– коэффициент поглощения

1. ,

Поглощение света

2. ,

Поглощение света

-

3. ,

4. ,

Усиление света (инверсная населённость)

Если в среде создана инверсная населенность и на неё падает свет нужной частоты, то число испускаемых фотонов становится больше падающих, т.е. происходит усиление света.