Спонтанное излучение

Определение "Спонтанное излучение" в Большой Советской Энциклопедии

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, Спонтанное излучение не зависит от воздействия на квантовую систему внешнего электромагнитного излучения, и его закономерности определяются исключительно свойствами самой системы, подобно другим типам спонтанных (самопроизвольных) превращений (например радиоактивному распаду, превращению молекул при мономолекулярных реакциях). Спонтанное излучение возникает при спонтанном квантовом переходе возбуждённой системы с более высокого уровня энергии E_i, на более низкий E_k и характеризуется частотой n_ik испускаемого фотона с энергией hn_ik = E_i - E_k (где h - Планка постоянная) и вероятностью A_ik, равной среднему числу таких фотонов, испускаемых квантовой системой в единицу времени. Если число атомов или молекул на возбуждённом уровне энергии E_i (населенность уровня) равно N_i, то мощность Спонтанное излучение - энергия фотонов, испускаемых в 1 сек, равна N_i A_ik h(_ik; она определяет интенсивность Спонтанное излучение, которая остаётся постоянной при постоянстве N_i. Если задано начальное число возбуждённых систем N_i0, а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие Спонтанное излучение Будет происходить убывание N_i со временем t по закону N_i = N_i0 ехр (- A_it), где A_i - полная вероятность Спонтанное излучение при переходах системы с уровня энергии E_i на все более низкие уровни энергии E_k (A_i = SA_ik). Чем больше A_i, тем быстрее Спонтанное излучение затухает со временем и тем меньше время жизни t = 1/A_i, на уровне E_i.

Вероятность A_ik Спонтанное излучение, являющаяся важнейшей характеристикой квантового перехода между уровнями энергии E_i и E_k зависит от свойств обоих уровней. Для дипольного излучения A_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^–8 сек. В спектроскопии часто пользуются вместо вероятностей A_ik безразмерными вероятностями f_ik = A_ik/A₀ - т. н. силами осцилляторов (А₀ - вероятность, принятая за единицу и дающая такой же закон затухания Спонтанное излучение, как и для дипольного излучения упруго связанного электрона согласно классической теории).
Лит.: см. при ст. Излучение.
  М. А. Ельяшевич.