Резонансное излучение

Определение "Резонансное излучение" в Большой Советской Энциклопедии

Резонансное излучение, излучение, испускаемое системой связанных зарядов (например, атомом, атомным ядром), при котором частота излучения совпадает с частотой возбуждающего света. Резонансное излучение могут испускать газы, жидкости и твёрдые тела, по наиболее чёткая картина наблюдается в атомных парах Hg, Cd, Na и др. Открыто Резонансное излучение было при исследовании свечения паров Na Р. Вудом (1905).

Для возбуждения Резонансное излучение атом (или др. систему связанных зарядов) облучают светом частоты n. Поглощая квант с энергией hn (h - Планка постоянная), атом с основного уровня E₀ переходит на возбуждённый уровень E_n (уровень E₂ на рис.). При спонтанном переходе атома из возбуждённого состояния E_n в основное E₀ и происходит Резонансное излучение - атом испускает квант с частотой n, и в спектре излучения появляется резонансная линия. Совокупность резонансных линий образует резонансный спектр атома. Резонансное излучение атомов и молекул является резонансной люминесценцией. При взаимодействии атомного ядра с g-излучением может возникать Резонансное излучение g-квантов.

Резонансное излучение наблюдается лишь при определённых условиях (в разрежённых атомных парах, замороженных растворах). Обычно атом безызлучательно переходит из возбуждённого состояния в промежуточное (на рис. на уровень E₁), и лишь затем происходит излучательный переход в основное состояние с частотой < n. Если в результате возбуждения атом сразу перешёл на уровень E₁, Резонансное излучение наблюдается в чистом виде (поскольку в этом случае промежуточных уровней нет).

Резонансное излучение - процесс, наблюдаемый в течение некоторого времени t. Интенсивность Резонансное излучение I меняется со временем по закону: I = I₀e^{-t /t}, где I₀ - начальная интенсивность, t - среднее время жизни атома в возбуждённом состоянии. Обычно t @ 10^-8 сек; если электронный переход запрещен отбора правилами, продолжительность Резонансное излучение может значительно увеличиться (например, в парах Hg наблюдается переход с t @ 10^-7 сек).

  Резонансное излучение всегда поляризовано, причём степень и характер поляризации определяются поляризацией возбуждающего света, направлением наблюдения, излучающим объектом, наличием в нём примесей. Особенно существенно влияет на поляризацию Резонансное излучение магнитное поле (в экспериментах приходится учитывать магнитное поле Земли).

В квантовой теории Резонансное излучение (как и в классической теории резонанса) учитывают эффекты затухания - затухание возбуждённых электронных состояний, которые не являются строго стационарными во времени. Энергия электрона в возбуждённом состоянии не имеет строго определённого значения, и спектральные линии характеризуются некоторой шириной спектральных линий Г. Величина Г связана с полной вероятностью перехода электрона на низшие уровни и с t. Чем больше Г, тем меньше t и, следовательно, меньше длительность Резонансное излучение

Лит.: Вуд Р. В., Физическая оптика, пер. с англ., М. - Л. , 1936; Гайтлер В., Квантовая теория излучения, [пер. с англ.], М., 1956; Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 3 изд., М., 1969.
  В. З. Кресин.