25.Люминесценция и индуцированное излучение. Лазер и свойства его излучения.
Люминесценция - свечение в-ва, возникающее после поглощения им энергии возбуждения.
Представляет собой избыток над тепловым излучением, испускаемым в-вом при данной т-ре за счет его внутренней (тепловой) энергии. Механизм люминесценции заключается в образовании под действием энергии от внеш. или внутр. источника возбужденных состояний атомов, молекул, кристаллов и послед. испускании ими квантов света (фотонов). По типу возбуждения выделяют фотолюминесценцию (источник энергии возбуждения - свет), радиолюминесценцию (радиоактивное излучение), рентгенолюминесценцию (рентгеновское излучение), электролюминесценцию (электрич. поле), катодолюминесценцию (пучок электронов), триболюминесценцию (мех. воздействие), хемилюминесценцию (хим. р-ции) и др. Различают молекулярную люминесценцию, при к-рой молекулы или атомы испускают фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное квантовое состояние, и рекомбинационную люминесценцию, когда под действием энергии возбуждения образуются носители заряда (электроны и дырки в кристаллофосфорах) или ионы и радикалы (в газах, жидкостях, стеклах), послед. рекомбинация к-рых сопровождается испусканием фотонов. Излучат. переход из возбужденного состояния в основное происходит самопроизвольно (спонтанная люминесценция) или под действием внеш. электромагн. излучения (вынужденная люминесценция).
Вынужденное
излучение, и
Если на атом, находящийся в возбуждённом
состоянии n
с энергией , падает внешнее излучение
то атом совершает вынужденный(индуцированный)
переход
в низшее энергетическое состояние
,
сопровождаемый излучением фотона той
же энергии . При подобном переходе атом
излучает новый фотон, не поглощая того
фотона, под действием которого произошёл
переход. Возникающее в результате таких
переходов излучение называют вынужденным
(индуцированным)излучением.индуцированное
излучение совершенно неотличимо от
падающего излучения, т.е. совпадает с
ним по частоте, фазе, поляризации и
направлению распространения.
Следовательно, инициированное одним
падающим фотоном индуцированное
излучение является когерентным.
Лазер и свойства его излучения.
По сравнению с другими источниками света лазер обладает рядом уникальных свойств, связанных с когерентностью и высокой направленностью его излучения. В отличие от обычных, тепловых источников излучения лазер дает свет, обладающий целым рядом особых и очень ценных свойств.
1Лазерное излучение когерентно и практически монохроматично. А это дало возможность освоить диапазон видимого света для осуществления передачи информации и связи, тем самым существенно увеличив количество передаваемой информации в единицу времени. 2. Лазерное излучение большой мощности имеет огромную температуру.
26. Равновесное тепловое излучение. Законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана.Тепловизор.
Тепловым излучением - электромагнитное излучение, испускаемое телами за счет их внутренней энергии.
В этом случае энергия внутренних хаотических тепловых движений частиц непрерывно переходит в энергию испускаемого электромагнитного излучения. Если излучающее тело окружить оболочкой с идеально отражающей поверхностью, то через некоторое время эта система придет в состояние теплового равновесия. Равновесным тепловым излучением называют излучение, при котором расход энергии тела на излучение компенсируется энергией поглощенного им излучения для каждой длины волны. Из всех видов излучения только тепловое излучение может находиться в равновесии с излучающими телами. Следует отметить, что равновесное тепловое излучение не зависит от природы тел, а зависит только от его температуры.
Кирхгофа закон излучения, закон, утверждающий, что отношение испускательной способности e (l, Т) тел к их поглощательной способности a (l, Т) не зависит от природы излучающего тела. Оно равно испускательной способности абсолютно чёрного тела e0(l, Т) (т.к. его поглощательная способность равна 1) и зависит от длины волны излучения l и абсолютной температуры Т:
Закон Стефана-Больцмана - принцип, согласно которому энергия, излучаемая из абсолютно черного тела на определенном участке за определенное количество времени, прямо попорциональна четвертой степени термодинамической температуры (Т4). Постоянная величина пропорциональности (константа Стефана-Больцмана) равна 5,6997.10-8 Дж.с-1.м-2.К-4. Назван по имени австрийского физика Йозефа Стефана (1835-93). Для термодинамики выведен Людвигом Больцманом.
Тепловизор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее (или в памяти) тепловизора как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет. Различают наблюдательные и измерительные тепловизоры. Первые просто делают изображение в инфракрасных лучах видимым в той или иной цветовой шкале. Измерительные тепловизоры, кроме того, присваивают значению цифрового сигнала каждого пиксела соответствующую ему температуру, в результате чего получается картина распределения температур. тепловизоры начали также активно использовать для выделения из толпы лиц инфицированных вирусом гриппа.