Большая советская энциклопедия - спонтанное излучение

Спонтанное излучение спонтанное испускание, самопроизвольное испускание электромагнитного излучения атомами и др. квантовыми системами, находящимися на возбужденных уровнях энергии (см. Квантовые переходы). В отличие от вынужденного излучения, С. и. 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). С. и. возникает при спонтанном квантовом переходе возбужденной системы с более высокого уровня энергии Ei, на более низкий Ek и характеризуется частотой nik испускаемого фотона с энергией hnik = Ei — Ek (где h — Планка постоянная) и вероятностью Aik, равной среднему числу таких фотонов, испускаемых квантовой системой в единицу времени. Если число атомов или молекул на возбужденном уровне энергии Ei (населенность уровня) равно Ni, то мощность С. и. — энергия фотонов, испускаемых в 1 сек, равна Ni Aik h(ik; она определяет интенсивность С. и., которая остается постоянной при постоянстве Ni. Если задано начальное число возбужденных систем Ni0, а дальнейшее возбуждение отсутствует, то вследствие С. и. Будет происходить убывание Ni со временем t по закону Ni = Ni0 ехр (— Ait), где Ai — полная вероятность С. и. при переходах системы с уровня энергии Ei на все более низкие уровни энергии Ek (Ai = SAik). Чем больше Ai, тем быстрее С. и. затухает со временем и тем меньше время жизни t = 1/Ai, на уровне Ei. Вероятность Aik С. и., являющаяся важнейшей характеристикой квантового перехода между уровнями энергии Ei и Ek зависит от свойств обоих уровней. Для дипольного излучения Aik пропорциональна кубу частоты перехода и квадрату т. н. дипольного момента перехода (см. Диполь); в видимой области спектра она Спонтанное излучение 108 сек-1, что соответствует временам жизни возбужденных уровней энергии Спонтанное излучение 10–8 сек. В спектроскопии часто пользуются вместо вероятностей Aik безразмерными вероятностями fik = Aik/A0 — т. н. силами осцилляторов (А0 — вероятность, принятая за единицу и дающая такой же закон затухания С. и., как и для дипольного излучения упруго связанного электрона согласно классической теории). Лит.: см. при ст. Излучение. М. А. Ельяшевич.