انبعاث تلقائي

من أرابيكا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من الانبعاث التلقائي)
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث

الإشعاع التلقائي هي ظاهرة اشعاع تلقائية تصدر من الذرات أو الجزيئات أو أنوية الذرات عندما تكون في حالة إثارة وتعود إلى حالة طاقة كمومية أقل من حالة الاثارة ويكون الإشعاع في هيئة فوتون أي شعاع كهرومغناطيسي.وتلاحظ تلك الظاهرة كثيرا في حياتنا اليومية وفي الطبيعة، فالأشعة الشمسية وضوء النجوم، ونور المصابيح وضوء الشاشة التلفزيونية، كل تلك الأنواع من الأشعة هي اشعاع تلقائي.[1][2][3] وهذا يختلف عن الاصدار المحفز الذي نعمل على اصداره بالتأثير على الذرات أو الجريئات بموثرات خارجية، مثلما في إصدار الأشعة السينية أو أشعة الليزر.

مقــدمة

عندما تكون الذرة في حالة إثارة أي في مستوي طاقة عال E2 فقد تشع تلقائيا بالهبوط إلى مستوي طاقة منخفض (أو المستوي الأرضي) ولتكن طاقته E1، ويتم ذلك بأصدار فرق الطاقتين على هيئة فوتون. ويتميز هذا الفوتون بتردد زاوي ω angular frequency وطاقته تبلغ ω:

E2E1=ω

حيث:

ثابت بلانك المصغر (أي المقسوم على 2π):

=h2π

ويكون طور موجة الفوتون عشوائيا ويمكن أن يكون في أي اتجاه، بعكس ما يحدث في حالة الإشعاع المحفز. ويوضح الرسم أسفله ثلاثة مراحل الإصدار من اليسار إلى اليمين.

بافتراض أن عدد الذرات المثارة N، يكون معدل اصدارها للفوتونات:

Nt=A21N

حيث:

A21 معدل الإشعاع التلقائي.

و A21 هو ثابت مميز لهذا الانتقال بالذات بين الحالتين المثارة والمنخفضة. ويسمى هذا الثابت المعامل A لأينشتاين ووحدته هي 1/ثانية.

وبحل المعادلة السابقة نحصل على:

N(t)=N(0)eA21t=N(0)eΓradt

حيث:

N(0) عدد الذرات الموجودة في حالة الإثارة المذكورة، t الزمن

Γrad معدل اشعاع ذلك الانتقال، ووحدته 1/ثالية.

وتتحلل عدد الحالات المثارة طبقا ً للدالة الأسية الطبيعية exp مع الزمن، وهذا مماثل للتحلل في النشاط الاشعاعي. فبعد مرور مدة العمر لهذا الانتقال ينخفض عدد الذرات التي ما زالت في حالة اثارة إلى 36.8 % (= 1e) من عددها الاصلي. ويتناسب معدل الإشعاع Γrad تناسبا عكسيا مع وقت العمر τ12:

A21=Γ12=1τ21

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Jaynes، E. T.؛ Cummings، F. W. (1963). "Comparison of quantum and semiclassical radiation theories with application to the beam maser". Proceedings of the IEEE. ج. 51 ع. 1. DOI:10.1109/PROC.1963.1664.
  2. ^ Weisskopf، Viktor (1935). "Probleme der neueren Quantentheorie des Elektrons". Naturwissenschaften. ج. 23: 631–637. Bibcode:1935NW.....23..631W. DOI:10.1007/BF01492012.
  3. ^ Milonni، Peter W. (1984). "Why spontaneous emission?" (PDF). Am. J. Phys. ج. 52 ع. 4: 340. Bibcode:1984AmJPh..52..340M. DOI:10.1119/1.13886. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-11-09.