41. Световые волны. Излучение света атомами.

Свет — электромагнитное излучение, испускаемое нагретым

или находящимся в возбуждённом состоянии веществом,

воспринимаемое человеческим глазом. 

Свет – это электромагнитные волны с длиной волны 410^-7-810^-7 м.

Электромагнитные волны излучаются при ускоренном движении

заряженных частиц. Эти заряженные частицы входят в состав атомов,

из которых состоит вещество. атомы рождают свет только после их

возбуждения.  Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо

передать определенную энергию. Излучая, атом теряет полученную

энергию, и для непрерывного свечения вещества необходим приток

энергии к его атомам извне.

Тепловое излучение

     Наиболее простой и распространенный вид

излучения – это тепловое излучение,

при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются

за счет энергии теплового движения атомов (или молекул)

излучающего тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся

атомы. При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом

часть их кинетической энергии превращается в энергию

возбуждения атомов, которые затем излучают свет.

  Тепловым источником излучения является Солнце, а также обычная

лампа накаливания. Лампа очень удобный, но малоэкономичный

источник. Лишь около 12% всей энергии, выделяемой в нити лампы

электрическим током, преобразуется в энергию света. Наконец,

тепловым источником света является пламя. Крупинки сажи (не

успевшие сгореть частицы топлива) раскаляются за счет энергии,

выделяющейся при сгорании топлива, и испускают свет.

под светом понимают не только видимый свет, но и

примыкающие к нему широкие области спектра. Исторически

появился термин «невидимый свет» —ультрафиолетовый свет,

 инфракрасный свет, радиоволны. Длины волн видимого света

лежат в диапазоне от 380 до 740 нанометров, что соответствует

 частотам от 790 до 405 терагерц, соответственно.

Свет может рассматриваться либо как электромагнитная волна,

 скорость распространения в вакууме которой постоянна,

либо как поток фотонов — частиц, обладающих определённой

 энергией, импульсом, собственным моментом импульса и

нулевой массой.Одной из характеристик света является его

 цвет, который для монохроматического излучения определяется

длиной волны, а для сложного излучения — его спектральным составом.

Свет на границе между средами испытывает преломление и отражение.

Распространяясь в

среде, свет поглощается веществом и рассеивается. Оптические

свойства среды характеризуются показателем преломления,

действительная часть которого равна отношению скорости света в

вакууме к скорости света в данной среде, мнимая часть описывает

поглощение света. 

42 Атом в поле световой волны.

Световые волны испускаются атомами, когда электроны в них переходят

с одной орбиты на другую. Если атом получает энергию, например в форме

тепла, света или электрической энергии, электроны удаляются от ядра на

орбиты с большей энергией. Затем они вновь переходят на более близкие

к ядру орбиты с меньшей энергией, излучая при этом энергию в виде

электромагнитных волн. Так возникает свет.

Рассмотрим схему энергетических уровней некоторого атома (рис.1).

Мы знаем, что, если атому, находящемуся на основном уровне W₁, сообщить энергию,

то он может перейти на один из возбужденных уровней (рис.2а). Наоборот,

возбужденный атом может самопроизвольно (спонтанно) перейти на один из

нижележащих уровней, излучив при этом определенную порцию энергии в виде кванта

света (рис.2б). Если излучение света происходит при переходе атома с уровня энергии W_m 

на уровень энергии W_n, то частота излучаемого (или поглощаемого) света ν_mn = (W_m - W_n)/h.

Именно такие спонтанные процессы излучения происходят в нагретых телах и светящихся

газах. Нагревание или электрический разряд переводят часть атомов в возбужденное состояние;

переходя в нижние состояния, они излучают свет.