Найдем соотношение между спектральной поверхностной плотностью излучения Iν(λ) и объемной спектральной плотностью энергии wν(λ) при направленном распространении квантов. По определению, спектральная поверхностная плотность излучения определяет поток энергии излучения, который пересекает элементарную площадку ∂S за единицу времени. Если излучение распространяется со скоростью υ, то за 1 с через элемент площади ∂S пройдет энергия, содержащаяся в объеме ∂V1 = υ∂S c объемной спектральной плотностью энергии wν(λ). Тогда Iν(λ) = υwν(λ) и, соответственно, для вакуума (воздуха) Iν(λ) = c wν(λ). Для разнонаправленного потока квантов можно получить Iν(λ) = c wν(λ)/4.
Зависимость Iλ = f(λ) называют спектральной функцией и с ее помощью описывают различные оптические спектры, среди которых можно выделить несколько основных видов.
1. Линейчатый спектр (рис. 1.7). Условием линейчатости спектра является превышение расстояния между соседними спектральными линиями над шириной самих линий: ∆λ0,5 < λi+1 – λi . Линейчатый спектр характерен для излучения изолированных атомов, что в первом приближении реализуется в газовых разрядах низкого давления.
2. Монохроматический спектр (рис. 1.8), т. е. одноцветный, содержащий одну спектральную линию. Все излучение локализовано в области единственной длины волны λ0 в пределах ширины λ0,5 << λ0 спектральной линии на половинном уровне максимальной интенсивности. Монохроматический вид спектра имеют лазеры и светодиоды.
3. Сплошной спектр (рис. 1.9) типичен для нагретых тел (Солнце, лампы накаливания) и имеет плавный характер изменения спектральной функции.
Рис. 1.7. Линейчатый спектр Рис. 1.8. Монохроматический спектр
Iλ
Iλ
0,555 мкм λ λ
Рис. 1.9. Сплошной спектр Рис. 1.10. Смешанный спектр
4. Смешанный спектр (рис. 1.10) содержит отдельные уширенные спектральные линии излучения и сплошной фон. Такой спектр характерен для излучения газовых разрядов при высоких и сверхвысоких давлениях, а также для люминофоров. В газовом разряде сплошной фон формируется либо за счет высокой температуры газа, либо за счет перекрытия соседних спектральных линий.
1.3. Оптические переходы
Оптическими называются переходы, в процессе которых изменяется энергетическое состояние частицы, сопровождающееся излучением или поглощением кванта. Оптические переходы могут быть самостоятельными, спонтанными или вынужденными (индуцированными, стимулированными) под влиянием внешних квантов. Разнообразие оптических переходов иллюстрируется рис. 1.11.
Рис. 1.11. Оптические переходы
Оптические переходы удобно изображать с помощью энергетической диаграммы (рис. 1.12).
|
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.