Өдөөгдсөн ялгаруулалт гэдэг нь ирж буй тодорхой давтамжийн фотон нь өдөөгдсөн атомын электронтой (эсвэл бусад өдөөгдсөн молекулын төлөвтэй) харилцан үйлчилж, түүнийг бага энергийн түвшинд хүргэх үйл явц юм. Гарсан энерги нь цахилгаан соронзон орон руу шилжиж, ирж буй долгионы фотонуудтай ижил фаз, давтамж, туйлшрал, хөдөлгөөний чиглэлтэй шинэ фотоныг үүсгэдэг. Мөн энэ нь хүрээлэн буй цахилгаан соронзон орныг харгалзахгүйгээр санамсаргүй давтамжтайгаар ажилладаг аяндаа үүсдэг цацраг туяанаас ялгаатай нь тохиолддог.
Өдөөгдсөн ялгаруулалтыг авах нөхцөл
Энэ процесс нь атомын шингээлттэй ижил хэлбэртэй бөгөөд шингэсэн фотоны энерги нь ижил боловч эсрэг талын атомын шилжилтийг үүсгэдэг: доод хэсгээсэрчим хүчний өндөр түвшин. Дулааны тэнцвэрт орчинд хэвийн орчинд шингээлт нь өдөөгдсөн ялгаралтаас хэтэрдэг, учир нь бага энергийн төлөвт өндөр энергийн төлөвтэй харьцуулахад илүү олон электрон байдаг.
Гэсэн хэдий ч популяцийн урвуу байдал байгаа үед өдөөгдсөн ялгарлын хурд нь шингээлтийн хурдаас давж, цэвэр оптик олшруулалтад хүрч болно. Ийм өсгөгч орчин нь оптик резонаторын хамт лазер эсвэл мазерын үндэс болдог. Санал хүсэлтийн механизмгүй тул лазер өсгөгч болон хэт гэрэлтэгч эх үүсвэрүүд нь мөн өдөөгдсөн ялгаралт дээр тулгуурлан ажилладаг.
Өдөөгдсөн ялгаруулалтыг авах гол нөхцөл нь юу вэ?
Электрон ба тэдгээрийн цахилгаан соронзон оронтой харилцан үйлчлэл нь хими, физикийн талаарх бидний ойлголтод чухал ач холбогдолтой. Сонгодог үзлээр атомын цөмийг тойрон эргэдэг электроны энерги нь атомын цөмөөс алслагдсан тойрог замд илүү их байдаг.
Электрон гэрлийн энерги (фотон) эсвэл дулааны энергийг (фонон) шингээх үед энэ энергийн квантыг хүлээн авдаг. Гэхдээ шилжилтийг зөвхөн доор үзүүлсэн хоёр шиг салангид энергийн түвшний хооронд хийхийг зөвшөөрдөг. Үүний үр дүнд ялгарах болон шингээлтийн шугам үүсдэг.
Эрчим хүчний тал
Дараа нь өдөөгдсөн цацрагийг олж авах үндсэн нөхцлийн талаар ярих болно. Электрон нь доод түвшнээс өндөр энергийн түвшинд өдөөгдөхөд тэр чигээрээ үүрд үлдэх магадлал багатай. Өдөөгдсөн төлөвт байгаа электрон нь доод түвшинд хүртэл задарч болноЭнэ шилжилтийг тодорхойлдог тодорхой хугацааны тогтмолын дагуу эзэлдэггүй энергийн төлөв.
Иймэрхүү электрон гадны нөлөөлөлгүйгээр фотон ялгаруулж задрахыг аяндаа ялгарах гэж нэрлэдэг. Ялгарсан фотонтой холбоотой фаз ба чиглэл нь санамсаргүй юм. Тиймээс ийм өдөөгдсөн төлөвт байгаа олон атом бүхий материал нь нарийн спектртэй (гэрлийн нэг долгионы уртын эргэн тойронд төвлөрсөн) цацраг үүсгэж болох боловч тус тусдаа фотонуудын фазын нийтлэг хамаарал байхгүй бөгөөд мөн санамсаргүй чиглэлд ялгарах болно. Энэ бол флюресцент ба дулаан үүсгэх механизм юм.
Шилжилттэй холбоотой давтамжийн гадаад цахилгаан соронзон орон нь атомын квант механик төлөвт шингээлтгүйгээр нөлөөлж болно. Атом дахь электрон хоёр суурин төлөв (аль нь ч диполь талбар харуулахгүй) хооронд шилжилт хийх үед диполь оронтой шилжилтийн төлөвт орж, тодорхой давтамжтайгаар хэлбэлздэг жижиг цахилгаан диполь шиг үйлчилнэ.
Энэ давтамжийн гадаад цахилгаан орны нөлөөгөөр электрон ийм төлөвт шилжих магадлал ихээхэн нэмэгддэг. Ийнхүү хоёр суурин төлөв хоорондын шилжилтийн хурд нь аяндаа ялгарах ялгарлын хэмжээнээс давсан байна. Өндөр энергийн төлөвөөс бага энерги рүү шилжих нь туссан фотонтой ижил фаз ба чиглэлтэй нэмэлт фотоныг үүсгэдэг. Энэ бол албадан ялгаруулах процесс юм.
Нээлт
Цахилгаан соронзон орны квантууд болох цацрагийг фотоноор тайлбарладаг хуучин квант онолын дагуу Эйнштейний онолын нээлт болсон. Ийм цацраг нь фотон болон квант механикт хамааралгүйгээр сонгодог загварт ч тохиолдож болно.
Э1 болон E2 энергитэй, доод түвшний төлөв (газар төлөв) болон өдөөгдсөн төлөв гэсэн хоёр электрон энергийн аль нэгэнд байж болох атомыг математикийн хувьд загварчилж болно.
Хэрэв атом өдөөгдсөн төлөвт байгаа бол аяндаа ялгарах процессоор бага төлөвт задарч, хоёр төлөвийн хоорондох энергийн зөрүүг фотон хэлбэрээр гаргаж болно.
Өөр нэг арга нь өдөөгдсөн төлөвт атомыг ν0 давтамжтай цахилгаан орон хөндөхөд тэр нь ижил давтамжтай, фазын нэмэлт фотоныг ялгаруулж, улмаар гадаад орон зайг ихэсгэж, атомыг бага энергийн төлөвт үлдээдэг.. Энэ процессыг өдөөгдсөн ялгаралт гэж нэрлэдэг.
Пропорциональ
Аяндаа болон өдөөгдсөн ялгаруулалтыг тодорхойлох тэгшитгэлд ашигласан B21 пропорциональ байдлын тогтмолыг тухайн шилжилтийн Эйнштейний B коэффициент гэж нэрлэдэг ба ρ(ν) нь ν давтамж дээрх ослын талбайн цацрагийн нягт юм. Тиймээс ялгаралтын хурд нь өдөөгдсөн N2 төлөвт байгаа атомын тоо болон туссан фотонуудын нягттай пропорциональ байна. Ийм л мөн чанар юмөдөөгдсөн ялгаруулалтын үзэгдэл.
Үүний зэрэгцээ атом шингээх процесс явагдах бөгөөд энэ нь талбайн энергийг зайлуулж, электронуудыг доод төлөвөөс дээд төлөв рүү өргөх болно. Түүний хурд нь үндсэндээ ижил тэгшитгэлээр тодорхойлогддог.
Иймээс цэвэр хүч нь фотоны энергийг h үржүүлсэнтэй тэнцэхүйц цахилгаан орон руу ялгардаг. Энэ нь нийт аяндаа болон өдөөгдсөн ялгаралтыг харуулсан эерэг тоо байхын тулд өдөөгдсөн төлөвт доод түвшнийхээс олон атом байх ёстой.
Ялгаанууд
Уламжлалт гэрлийн эх үүсвэртэй харьцуулахад өдөөгдсөн ялгарлын шинж чанар (энэ нь аяндаа ялгарах ялгаралтаас хамаардаг) нь ялгарч буй фотонуудын давтамж, фаз, туйлшрал, тархалтын чиглэл нь туссан фотонуудтай ижил байдаг. Тиймээс оролцсон фотонууд харилцан уялдаатай байдаг. Иймээс урвуу эргэлтийн үед туссан цацрагийн оптик олшруулалт үүсдэг.
Эрчим хүчний өөрчлөлт
Хэдийгээр өдөөгдсөн ялгаралтаас үүссэн энерги нь үргэлж түүнийг өдөөсөн талбайн яг давтамжтай байдаг ч хурдны тооцооны дээрх тайлбар нь зөвхөн тодорхой оптик давтамж, өдөөгдсөн (эсвэл аяндаа) өдөөлтөд хамаарна. ялгаралт нь шугамын хэлбэр гэж нэрлэгддэг дагуу буурна. Зөвхөн атомын болон молекулын резонансын жигд тэлэлтийг авч үзвэл спектрийн шугамын хэлбэрийн функцийг Лоренцын тархалт гэж тодорхойлсон.
Ингэснээр өдөөгдсөн ялгаруулалтыг бууруулнакоэффициент. Практикт нэгэн төрлийн бус тэлэлтийн улмаас шугамын хэлбэр тэлэх нь юуны түрүүнд хий дэх тодорхой температурт хурдыг хуваарилах үр дүнд үүсдэг Доплер эффектийн улмаас үүсдэг. Энэ нь Гауссын хэлбэртэй бөгөөд шугамын хэлбэрийн функцийн оргил хүчийг бууруулдаг. Практик бодлогын хувьд шугамын дүрсийн функцийг тус тусад нь нэгтгэн тооцоолж болно.
Өдөөгдсөн ялгарал нь оптик өсгөлтийн физик механизмаар хангаж чадна. Хэрэв энергийн гадаад эх үүсвэр нь үндсэн төлөвт байгаа атомуудын 50-иас дээш хувийг өдөөгдсөн төлөвт шилжүүлэхэд өдөөдөг бол популяцийн инверси гэж нэрлэгддэг.
Тохирох давтамжийн гэрэл урвуу орчмоор дамжин өнгөрөхөд фотонуудыг үндсэн төлөвт үлдсэн атомууд шингээж, эсвэл ижил давтамж, фаз, чиглэлтэй нэмэлт фотонуудыг ялгаруулахын тулд өдөөгдсөн атомуудыг өдөөдөг. Өдөөгдсөн төлөвт үндсэн төлөвөөс олон атом байдаг тул үр дүн нь оролтын эрчмийг нэмэгдүүлнэ.
Цацраг шингээлт
Физикт цахилгаан соронзон цацрагийг шингээх нь фотоны энергийг бодис, ихэвчлэн атомын электронууд шингээх арга юм. Тиймээс цахилгаан соронзон энерги нь дулаан гэх мэт шингээгчийн дотоод энерги болж хувирдаг. Зарим фотоныг шингээж авснаар орчинд тархаж буй гэрлийн долгионы эрчим буурахыг ихэвчлэн унтралт гэж нэрлэдэг.
Хэвийн долгион шингээлтЭнэ нь тэдгээрийн эрчмээс (шугаман шингээлт) хамаардаггүй боловч тодорхой нөхцөлд (ихэвчлэн оптикт) дамжуулагч долгионы эрч хүч, ханасан шингээлт зэргээс шалтгаалан орчин нь ил тод байдлыг өөрчилдөг.
Өгөгдсөн орчинд цацрагийг хэр хурдан, үр дүнтэй шингээж байгааг тооцоолох хэд хэдэн арга байдаг, тухайлбал шингээлтийн коэффициент болон зарим нягт холбоотой дериватив хэмжигдэхүүнүүд.
Сунгах хүчин зүйл
Хэд хэдэн сулруулах хүчин зүйлийн онцлогууд:
- Шингээх хүчин зүйл нь заримдаа үргэлж биш боловч шингээлтийн хүчин зүйлтэй ижил утгатай байдаг.
- Моляр шингээх чадварыг молийн уналтын коэффициент гэнэ. Энэ нь шингээлтийг молярид хуваасан юм.
- Массын сулралтын хүчин зүйл нь шингээлтийн коэффициентийг нягтралд хуваасан байна.
- Шингээлтийн болон сарнилын хөндлөн огтлол нь коэффициентуудтай нягт холбоотой (шингээлт ба унтралт тус тус).
- Одон орон судлал дахь устах нь уналтын хүчин зүйлтэй тэнцэнэ.
Тэгшитгэлийн тогтмол
Цацраг шингээлтийн бусад хэмжигдэхүүнүүд нь нэвтрэлтийн гүн ба арьсны нөлөө, тархалтын тогтмол, сулралтын тогтмол, фазын тогтмол ба нийлмэл долгионы тоо, нарийн хугарлын илтгэгч ба унтрах коэффициент, цогцолбор нэвтрүүлэх чадвар, цахилгаан эсэргүүцэл ба цахилгаан дамжуулах чанар юм.
Шингээлт
Шингээх (мөн оптик нягтрал гэж нэрлэдэг) ба оптикгүн (мөн оптик зузаан гэж нэрлэдэг) нь харилцан хамааралтай хоёр хэмжигдэхүүн юм.
Эдгээр бүх хэмжигдэхүүнүүд нь ядаж ямар нэг хэмжээгээр орчин цацрагийг хэр хэмжээгээр шингээж байгааг хэмждэг. Гэсэн хэдий ч өөр өөр чиглэл, арга барилын эмч нар дээрх жагсаалтаас авсан өөр өөр утгыг ихэвчлэн ашигладаг.
Объектийн шингээлт нь түүнд туссан гэрэл хэр их хэмжээгээр шингэж байгааг (тусгал эсвэл хугарлын оронд) хэмждэг. Энэ нь Шар айраг-Ламбертын хуулиар объектын бусад шинж чанаруудтай холбоотой байж болно.
Олон долгионы уртад шингээх чадварыг нарийн хэмжсэнээр дээжийг нэг талаас нь гэрэлтүүлдэг шингээлтийн спектроскопи ашиглан бодисыг тодорхойлох боломжтой. Шингээлтийн цөөн хэдэн жишээ бол хэт ягаан туяанд харагдах спектроскопи, хэт улаан туяаны спектроскопи, рентген шингээлтийн спектроскопи юм.
Програм
Цахилгаан соронзон болон индукцлагдсан цацрагийн шингээлтийг ойлгох, хэмжих нь олон төрлийн хэрэглээтэй.
Жишээ нь радиогоор тараахдаа хүний нүднээс хол харуулдаг.
Лазерын өдөөгдсөн ялгаруулалтыг бас сайн мэддэг.
Цаг уур, цаг уур судлалын хувьд дэлхийн болон орон нутгийн температур нь зарим талаараа агаар мандлын хий (жишээлбэл, хүлэмжийн нөлөөлөл), түүнчлэн хуурай газар, далайн гадаргуугаас цацрагийг шингээх чадвараас хамаардаг.
Анагаах ухаанд рентген туяаг янз бүрийн эдэд (ялангуяа яс) янз бүрийн хэмжээгээр шингээдэг бөгөөд энэ нь рентген зургийн үндэс болдог.
Мөн хими, материалын шинжлэх ухаанд өөр өөр байдлаар ашигладагматериал болон молекулууд өөр өөр давтамжтайгаар цацрагийг өөр өөр хэмжээгээр шингээж, материалыг таних боломжийг олгоно.
Оптикийн хувьд нарны шил, өнгөт шүүлтүүр, будагч бодис болон бусад ижил төстэй материалыг ямар харагдах долгионы уртыг ямар хэмжээгээр шингээж авахыг харгалзан тусгайлан бүтээдэг. Нүдний шилний бүтэц нь өдөөгдсөн ялгарал үүсэх нөхцлөөс хамаарна.
Биологийн шинжлэх ухаанд фотосинтезийн организмууд хлоропластуудын идэвхтэй хэсэгт шингээхийн тулд зохих долгионы урттай гэрлийг шаарддаг. Энэ нь гэрлийн энергийг сахар болон бусад молекулуудад химийн энерги болгон хувиргахад зайлшгүй шаардлагатай.
Дэлхийн ионосферийн D-бүс нь өндөр давтамжийн цахилгаан соронзон спектрт унадаг радио дохиог их хэмжээгээр шингээж авдаг нь индукцлагдсан цацрагтай холбоотой байдаг нь физикийн шинжлэх ухаанд мэдэгдэж байна.
Цөмийн физикт цөмийн цацрагийн шингээлтийг шингэний түвшин, нягтрал, зузаан хэмжилтийг хэмжихэд ашиглаж болно.
Өдөөгдсөн цацрагийн гол хэрэглээ бол квант генератор, лазер, оптик төхөөрөмж юм.
