Поглощение (рис. 1.1, в)

Предположим теперь, что атом первоначально находится на уровне 1. Если это основной уровень, то атом будет оставаться на нем до тех пор, пока на него не подействует какое-либо внешнее возмущение. Пусть на вещество падает электромагнитная волна с частотой ν, определяемой выражением (3.1). В таком случае существует конечная вероятность того, что атом перейдет на верхний уровень 2. Разность энергий Е₂ – E₁, требующаяся для того, чтобы атом совершил переход, берется из энергии падающей электромагнитной волны. В этом заключается процесс поглощения.

По аналогии с (3.3) вероятность поглощения W₁₂ определяется уравнением

(3.5)

где N₁ – число атомов в единице объема, которые в данный момент времени находятся на уровне 1. Кроме того, так же как и в выражении (3.4), можно написать

, (3.6)

здесь – некоторая характерная площадь (сечение поглощения), которая зависит только от конкретного перехода.

Итак, мы рассмотрели основные понятия процессов спонтанного и вынужденного излучений, а также поглощения. На языке фотонов рассмотренные нами процессы спонтанного и вынужденного излучений, а также поглощения можно описать следующим образом (рис. 3.2):

1) в процессе спонтанного излучения атом, испуская фотон, переходит с уровня 2 на уровень 1;

2) в процессе вынужденного излучения падающий фотон вызывает переход , в результате чего мы получаем два фотона (падающий плюс испущенный);

3) в процессе поглощения падающий фотон просто поглощается, вызывая переход . Следует заметить, что , как показал Эйнштейн еще в начале нашего столетия. Это означает, что вероятности вынужденного излучения и поглощения равны друг другу. Поэтому в дальнейшем мы будем писать , понимая под сечение данного перехода. Число атомов в единице объема, находящихся на данном энергетическом уровне, будем называть населенностью этого уровня.