1. Виды излучений, их характеристики.

Виды излучений:

1) Равновесное (температурное)

2) Неравновесное:

- отражения (отражение света от предмета)

- рассеивания (атмосфера)

- тормозное (частный случай излуч. Вавилова-Черенкова)

- люминисценция (излучение с периодом послесвечения существенно превышающим период световых колебаний)

Характеристики излучений:

1) Интенсивность (количество фотонов на отрезок длин волн)

2) Спектральный состав (в какой частоте излучает)

3) Поляризация (изменение векторов E и H во времени и пространстве)

4) Когерентность (постоянство фазы излучения)

5) Длительность послесвечения

2. Люминисценция, её виды, люминисценция в твёрдом теле.

Люминесценция – это неравновесное излучение, избыточное над тепловым, с периодом послесвечения значительно превышающим период свето­вых колебаний.

Если если время послесвечения ≤ 10^-8 то этот вид люминисценции называется флюоресценцией, а если > то – фосфорисценцией.

В зависимости от вида возбуждения люминесценция бывает:

Фотолюминисценция – в результате воздействия на образец света;

Катодолюминесценция – свечение, возникающее при бомбардировке образца электронами (с помощью электронной пушки);

Рентгенолюминесценция – при возбуждении вещества рентгеновским излучением;

Радиолюминесценция – при возбуждении вещества -излучением;

Электролюминесценция – под действием электрического поля;

Триболюминесценция – или в результате ме­ханического воздействия на вещество;

Химио и биолюминесценция – также при химических и биологических процессах.

У твердых тел различают три вида люминесценции: мономолекулярную, метастабильную и рекомбинационную.

1. Мономолекулярная люминесценция – акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы. (нарисовать рисунок, стоксовский сдвиг)

2. Метастабильная люминесценция – акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы, но с участием метастабильного состояния. (нарисовать энергетическую диаграмму с метастабильным или донорным уровнем)

3. Рекомбинационная люминесценция – акты возбуждения и испускания света происходят в разных местах. (нарисовать экситонное, биэкситонное, краевое, Ламбе-Клика, Шона-Клазенса, Вильямса-Пренера)

3. Процесс поглощения и спонтанного излучения в твёрдом теле. (Нарисовать спонтанное и вынужденное излучение) Вынужденное – лазер, спонтанное – светодиод.

1) Поглощение:

U_ν – спектральная плотность энергии (число квантов на интервал частот)

B₁₂U_ν – вероятность перехода электронов в возбуждённое состояние, тогда число электронов, перешедших снизу вверх: dN₁₂=U_νB₁₂N₁

2) Спонтанное излучение:

A₁₂ – вероятность спонтанного перехода, количество носителей заряда, спонтанно перешедших:

dN’₂₁=A₂₁N₂

За время dt число носителей заряда на 2-ом уровне уменьшится:

-dN₂=A₂₁N₂dt => dN₂/N₂=-A₂₁dt => N₂=Ce^-A21t

При t=0 N₂=N₂₀ => C=N₂₀ => N₂=N₂₀e^-A21t

В результате спонтанных переходов населённость верхних уровней уменьшается по exp закону. Если в результате перехода излучается квант света, тогда интенсивность:

Пусть все электроны имеют одно время жизни t, тогда суммарное время, которое прожили электроны в возбуждённом состоянии T:

Среднее время жизни: