Лекции Хомяка / Оптические переходы
.pdf
Оптические переходы
Оптические
переходы
Самопроизвольные |
Вынужденные |
Спонтанное |
Безызлу- |
Индуцир. |
Вынужден. |
излучение |
чательные О/П |
излучение |
поглощение |
|
|||
hνсп = W2 − W1 |
δW= W2 − W1 |
hνинд = W2 − W1 |
1 → 2 |
2 → 1
Оптические переходы
Рассмотрим двухуровневую систему
W
Возбуждение |
Безызлучательные |
оптические переходы |
Спонтанное излучение |
Индуцированное излучение |
W2, n2, t2
W1, n1, t1
Спонтанное излучение
W |
|
A* |
|
W2 |
hνсп |
Внешняя |
|
|
|
|
|
энергия |
A |
|
|
W1 |
|
A21 |
|
1 |
с 1 |
- вероятность спонтанных переходов |
|
|
|||||
|
|
t2 |
|
|
|
t 2 - время жизни в возбужденном состоянии
Спонтанное излучение
hvсп const |
const |
сп const |
k const |
p const - поляризация
|
n |
n |
A |
n2 |
|
||||
|
|
2 |
21 |
t2 |
|
t сп |
|
|
Количество спонтанных переходов. в единице объема
Индуцированное излучение
Необходимые условия для возникновения – внешнее воздействие + возбужд. частицы
A* A*
|
|
|
hν |
перв |
= W – W |
1 |
hνвтор |
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hνперв |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
вт перв, |
pвт || pперв , |
|
Fинд B21w |
|||||||
вт перв, |
k вт || k перв |
|
|
n |
|
n2B21wv |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
hvперв W 2 W1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
t инд |
|
|||||||
Индуцированное излучение
Когерентность: пространственная, временная
Индуцированное поглощение
B |
w |
F ' |
с 1 |
|
12 |
v |
ип |
|
|
W |
* |
|
A |
|
W2 |
hνсп
A W1
|
n |
n1B12wv |
количество актов индуцированного |
|
|
поглощения в единице объема |
|
|
t ип |
|
|
|
|
|
• Определить мощность спонтанного излучения.
V - объем сред
N 2 - концентрация t 2 - время жизни
- длина волны излучения
Pсп ?
Pсп |
dW |
|
W |
|
Nhv |
|
n2Vhc |
n2V |
hc |
A21 |
|
dt |
t |
t |
t2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
- мощность спонтанного излучения
•Для условия ТДР получить выражение спектральной объемной плотности энергии для двухуровневой системы.
w ? |
|
|
|
|
ni |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Условие ТДР: |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W i |
|
|||||
Распределение Больцмана: ni |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
gin0 exp |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kT |
|
|||
|
n2 |
|
|
|
n2 |
|
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
t |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
сп |
|
|
инд |
|
ип |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
A |
|
n |
B |
|
w n |
2 |
B |
w n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
21 |
2 |
|
|
21 |
|
|
|
|
12 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
w |
|
|
|
|
A21n2 |
|
|
|
|
|
|
|
A21 |
|
|
|
|
|
|
|
A21 |
(*) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
B12n1 B21n2 |
|
|
|
|
n1 |
B21 |
|
|
g1 |
exp |
h |
B21 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B21 |
|
B21 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 |
|
|
|
|
g 2 |
|
kT |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||