На основе квантовой теории излучения, предложенной Эйнштейном, и закона Бугера в дифференциальной форме рассмотрено взаимодействие излучения со средой (в том числе и с отрицательным коэффициентом поглощения). <...> КОЭФФИЦИЕНТЫ ЭЙНШТЕЙНА ется вычисление вероятностей перехода микросистем с одного квантового уровня (с энергией EE i EE j с переходом электронов из одного энергетического состояния в другое. <...> показал, что в атоме должны существовать спонтанные (самопроизвольные) и индуцированные (вынужденные) переходы электронов (рис. <...> Одной из важнейших задач квантовой теории излучения явля= ) на другой (с энергией = ), так как излучение и поглощение фотонов атомом связано Рис. <...> Этот переход характеризуется коэффициентом Эйнштейна ij Спонтанные переходы происходят без какого-либо взаимодейA , который представляет собой вероятность спонтанного перехода в единицу времени. <...> При этом испускается квант энергии ijhν , соотνij EE h=− Вероятность спонтанного . излучения ijA связана с соответствующей мощностью излучения W соотношением WAn hν ,ij ij = сп ij i где ij iAn — число спонтанных переходов в единицу времени с i-го уровня на j-й; i i-го уровня); hν — энергия, которую теряет атом при спонтанном n — число атомов с энергией i ij переходе из одного энергетического состояния в другое. <...> Очевидно, что вероятность спонтанного излучения ij i A определяет число спонтанных переходов в единицу времени с i-го уровня на j-й, приходящихся на одну возбужденную частицу с энергией E , размерность которого [с–1]: A hn n == ij W 1 νij сп ij i n сп . i Поскольку спонтанные переходы происходят независимо от внешнего электромагнитного поля, фазы спонтанного излучения оказываются не связанными между собой, произвольными. <...> Поэтому спонтанное излучение системы слабо взаимодействующих микрочастиц является некогерентным. <...> Спонтанное излучение является шумом в квантовых системах. <...> Вынужденные переходы характеризуются коэффициентами Эйнштейна E (или населенность B ij и ji <...>
Квантовая_теория_излучения._Взаимодействие_излучения_с_веществом.pdf
УДК 530.145(075.8)
ББК 22.31
П21
Рецензенты: Б.И. Голубь, А.Н. Тимашова
П21
Пахомов И.И.
Квантовая теория излучения. Взаимодействие излучения
с веществом : учеб. пособие / И.И. Пахомов, А.М. Хорохоров.
— М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. — 34, [2] с. : ил.
Изложены основы квантовой теории излучения и взаимодействия
излучения со средой. На основе квантовой теории излучения, предложенной
Эйнштейном, и закона Бугера в дифференциальной форме
рассмотрено взаимодействие излучения со средой (в том числе и с
отрицательным коэффициентом поглощения).
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих курсы «Основы
оптики» и «Физические основы квантовой электроники».
УДК 530.145(075.8)
ББК 22.31
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Квантовая теория излучения. Коэффициенты Эйнштейна.....................3
2. Вероятностный метод анализа квантовых систем................................11
3. Прохождение излучения через вещество..............................................16
4. Структурные схемы лазера и лазерного усилителя..............................27
Приложение. Примеры решения задач.....................................................29
Литература ................................................................................................34
35
Стр.35