Физический энциклопедический словарь - монохроматическоеизлучение

438

излучение одной определённой и строго постоянной частоты. Происхождение термина «М. и.» связано с тем, что различие в частоте световых волн воспринимается человеком как различие в цвете. Однако по своей природе электромагнитные волны видимого диапазона, лежащие в интервале 0,4—0,7 мкм, не отличаются от эл.-магн. волн др. диапазонов (ИК, УФ, рентгеновского и т. д.), по отношению к к-рым также используют термин «монохроматический» (одноцветный), хотя никакого ощущения цвета эти волны не дают.

Теория эл.-магн. излучения, основанная на Максвелла уравнениях, описывает любое М. и. как гармонич. колебание, происходящее с неизменной амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Плоская монохроматич. волна эл.-магн. излучения служит примером полностью когерентного поля (см. Когерентность), параметры к-рого неизменны в любой точке пр-ва и известен закон их изменения во времени. Однако процессы излучения всегда ограничены во времени, а потому понятие М. и. явл. идеализацией. Реальное естеств. излучение обычно представляет собой сумму нек-рого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем уже интервал, к-рому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно монохроматичнее. Так, излучение, соответствующее , отд. линиям спектров испускания свободных атомов (напр., атомов разреженного газа), очень близко к М. и. (см. Атомные спектры); каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния т с большей энергией в состояние и с меньшей энергией. Если бы энергии этих состояний имели строго фиксированные значения Еm и Еn, атом излучал бы М. и. частоты vmn= (Еm-En)/h. Однако в состояниях с большей энергией атом может находиться лишь малое время t (обычно 10^-8 с — т. н. время жизни на энергетич. уровне), и согласно неопределённостей соотношению для энергии и времени жизни квант. состояния (E•th) энергия, напр. состояния га, может иметь любое значение между Еm+E и Еm-Е. Поэтому излучение каждой линии спектра соответствует интервалу частот vmn=E/h=1/t (подробнее см. в ст. Ширина спектральных линий).

Т. к. идеальным М. и. не может быть по самой своей природе, то обычно монохроматическим считается излучение с узким спектр. интервалом, к-рый можно приближённо характеризовать одной частотой (или длиной волны).

Приборы, с помощью к-рых из реального излучения выделяют узкие спектр. интервалы, наз. монохроматорами. Чрезвычайно высокая монохроматичность характерна для из-

лучения нек-рых типов лазеров (ширина спектр. интервала излучения достигает величины 10^-6 Å, что значительно уже, чем ширина линий ат. спектров).

Л. Я. Капорский.