发射和吸收流程

波尔模型

材料,加热后在火焰或放置在放电,在定义良好的发光特征频率是被19世纪中叶。原子的发射和吸收光谱的研究是至关重要的一个成功的原子结构理论的发展。试图描述发射和吸收线的起源(即。的频率的发射和吸收),即便是最简单的原子,氢在经典力学的框架电磁败得很惨。然后,在1913年,丹麦物理学家尼尔斯·玻尔氢原子,成功地提出了一个模型解释的规律光谱。在众所周知的波尔原子模型,轨道电子在一个原子中发现只允许某些“静止的状态”,定义良好的能量。一个原子可以吸收或发出一个光子当一个电子使转换从一个静止状态或能量水平,到另一个地方。能量守恒决定了光子的能量,因此频率吸收或发出的光。波尔的模型被取代量子力学,它还提供了一个有用的,虽然简单,但原子转换的照片。

自发发射

当一个孤立的原子是兴奋到高能状态,它通常只在激发态在短时间发射光子,使过渡到一个较低的能量状态。这个基本过程称为自发发射。一个光子的发射是一个概率事件;也就是说,其发生的可能性所描述的一个概率单位时间。对于许多激发态的原子,自发发射的光子的平均时间是10⁻⁹到10⁻⁸第二。

受激发射

吸收一个光子的原子也是一个概率事件,单位时间的概率是落在主体上的光线的强度成比例的原子。1917年爱因斯坦,但不知道确切的机制的发射和吸收光子,通过热力学参数显示,必须有第三种类型的辐射过渡atom-stimulated发射。在受激发射光子的存在一个适当的能量触发一个原子激发态发出光子相同的能量和过渡到一个较低的状态。与吸收,受激发射的概率成正比的强度光沐浴原子。爱因斯坦数学表达的统计性质的三种可能的辐射跃迁路线(受激发射,自发发射和吸收)和所谓的爱因斯坦系数量化的关系这三个过程。一个早期的成功量子力学的正确预测数值爱因斯坦系数的氢原子。

爱因斯坦的受激发射过程的描述表明,发射光子激发光子在任何方面都是一样的,有相同的能量极化,在同一方向旅行,阶段与光子。大约40年前爱因斯坦工作,激光发明一个设备,是直接基于受激发射的过程。(首字母缩写激光代表“辐射的受激发射光放大。”)激光,由于受激发射的根本属性,是高度单色的,方向,连贯的。许多现代光谱技术探测原子和分子结构动力学,以及无数的技术应用,利用这些激光的性质。