Spontan nurlanish

Spontan emissiya yoki o'z-o'zidan emissiya - (lotincha: spontaneus — erkin) — atom, molekula va boshqa kvant tizimlarining oʻz-oʻzidan elektromagnit toʻlqinlar nurlanishi; ular uygʻongan yuqori energetik holatdan quyi energetik holatlarga oʻz-oʻzidan oʻtishi jarayonida vujudga keladi.

Spontan foton emissiyasi

Albert Eynshteynning fenomenologik ta'rifi

Spontan elektromagnit nurlanishning chastotasi $\nu _{ik}$ sistemaning i - va k - holat energiyalari orasidagi farq bilan aniqlanadi:

$E_{i}-E_{k}=h\nu _{ik}.$

Agar aholilarni energiyasi bilan bir xil bo'lsa $E_{i}$ ga teng bo'lishi mumkin $N_{i}$, u holda o'z-o'zidan emissiya quvvati teng bo'ladi:

$I=N_{i}\cdot A_{ik}\cdot h\nu _{ik},$

Bu yerda $A_{ik}$ i - darajasidan k - darajaga o'tish ehtimolligi

Spontan emissiyaning umumiy ehtimoli:

$A_{i}=\sum _{k}A_{ik}.$

Osilatorlarning kuchi :

$f_{ik}={\frac {A_{ik}}{A_{i}}}$

Spontan bo'shashishlarining tezligi doimiy bo'lishi mumkinmi?

Eynshteyn tomonidan fenomenologik ravishda kiritilgan spontan bo'shanish tezligi uzoq vaqt davomida atomlarning (molekulalarning) ichki ajralmas xususiyati hisoblangan. Atrof-muhit bilan termodinamik muvozanatda bu xususiyatning eng muhim belgilaridan biri uning qaytarilmasligidir. Bu xususiyat atomning (molekulaning) vakuum holatining cheksiz sonli rejimlari bilan o'zaro ta'siri bilan bog'liq. Mod sonining o'zgarishi o'z-o'zidan bo'shashish tezligining o'zgarishiga olib keladi. Bunga erishish uchun siz atomni rezonatorga qo'yishingiz mumkin .

Ikki energiya darajasiga ega bo'lgan bir elektronli atomni ko'rib chiqamiz $e$ va $f$, o'zaro bo'lingan qiymatga $E_{e}-E_{f}=\hbar \omega$ . Elektr vakuum maydonining o'rtacha kvadiratik amplitudasi $E_{vac}$ teng $[\hbar \omega /{2}\varepsilon _{0}V]^{1/2}$, Qayerda $\varepsilon _{0}$ - atrof-muhitga sezgirlik; $V$ - nurlanish tarqaladigan fazoning hajmi. Bir rejimda chiqarilgan energiya teng $\Omega _{ef}=D_{ef}E_{vac}/\hbar$, Bu yerga $D_{ef}$ elektr dipolning matritsa elementi hisoblanadi. Bu chastota vakuum Rabi chastotasi deb ataladi.

Ehtimollik $\Gamma _{0}$ foton nurlanishi, deb nomlanadi $A$ Eynshteyn koeffitsienti hisoblanadi,

$\Gamma =2\pi \Omega _{ef}^{2}{\frac {\rho _{0}(\omega )}{3}}={\frac {\omega ^{3}}{3\pi \hbar c^{3}}}{\frac {|D_{ef}|^{2}}{\epsilon _{0}}}$ ga teng Bu yerga $\rho (\omega )$ birlik chastota oralig'idagi rejimlar soni (mod zichligi).

Bir vaqtning o'zida qo'zg'atilgan atomlarini topish $\tau$ vaqtdagi ehtimoligi qo'zg'atilganidan keyin $e$ ga teng $P(\tau )=exp(-\Gamma _{0}\tau )$ .

Ushbu maqola Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston Milliy universiteti Fizika fakulteti talabasi Jurakulov Mirzabek tomonidan Wikita'lim loyihasi doirasida rus tilidan tarjima qilindi.

Spontan emissiya sababi

Spontan emissiya jarayonini kvant mexanikasining birinchi nusxasi nuqtai nazaridan tushuntirib bo'lmaydi, bu erda atomning energiya darajalarining kvantlanishi sodir bo'lgan, ammo elektromagnit maydonning kvantlanishi bo'lmagan. Atomlarning hayajonlangan holatlari Shredinger tenglamasining aniq statsionar echimlarini ifodalaydi. Shunday qilib, atomlar hayajonlangan holatda cheksiz uzoq vaqt turishi kerak. Spontan nurlanishning sababi atomning vakuumdagi elektromagnit maydonning nol tebranishlari bilan o'zaro ta'siri. Chiqarilgan kvant chastotasiga teng chastotali nol nuqtali tebranish komponentining ta'siri natijasida atomning holatlari statsionar bo'lishni to'xtatadi .

Adabiyot

• Спонтанное испускание — статья из Физической энциклопедии
• Serge Haroche and Daniel KLleppner. Cavity Quantum Electrodynamics. Physics Today, 1989 — 24 bet.