43. Мультиплетность спектров и спина электрона.

Структура спектра, которая содержит расщепленные линии назыв. тонкой структурой. Мультиплет – сложные линии, состоящие из нескольких компонентов. Внешние поля снимают вырождение по орбитальному числу l, т.е. для разных l появятся разные значения n и Е. Наблюдается взаимодействие собственного магнитного M_S с магнитным полем В, которое создается при движении по орбите – спино-орбитальное взаимодействие.

Мультиплетность спектров связана со спино-орбитальным взаимодействием.

1. В легких атомах наиболее сильно взаимод. между собой одноименные моменты (M_l и M_l, M_S и M_S). M_j – объединенный момент. j=|l+s|…|l-s|,

2. Для тяжелых атомов характерно перекрестное взаимодействие

Величина сверхтонкого расщепления для каждого значения энергии

может быть определена как

- постоянная сверхтонкой структуры

оказалась связанной с фундаментальными константами и определяет, как сильно электрон взаимод. с э/м полем. получила название константы связи для э/м поля.

44. Вынужденное излучение

Два фактора влияют на этот переход: 1) св-во внешнего излучения, 2) св-во системы. Тепловое излучение изучалось как равновесное. Если излучение равновесное, то оба перехода должны быть равновероятны. Для того чтобы устранить независимость излучательных процессов от св-в внешнего излучения, Эйнштейн предложил ввести вынужденные излучательные переходы (индуцированные)

Были установлены след. св-ве индуцированного излучения: индуцированного излучение явл. когерентным по отношению к вынуждающему излучению.

В условии теплового равновесия число частиц, которое переходит сверху вниз, равно числу частиц, которые поднимаются вверх.

Числа переходов с одного уровня на другой пропорциональных населенности уровней

N_m – число атомных систем, наход. на уровне m.

А_nm – вероятность спонтанных переходов

Исходя из равновесности излучения, мы можем получить выражение для ф-ии излучательной способности тела.

Число заполнения уровней определяется ф-ией заполнения Больцмана.

Ситуация, когда в данных момент времени на верхнем энергет. уровне нах. гораздо больше частиц, чем внизу, назыв. инверсной населенностью уровней.

45. Принцип работы лазера

Для создания излучательной системы необходима трехуровневая схема кристаллической решетки с соответствующими правилами отбора. Правила отбора – плавила, по которым могут измен. квантовые числа волновой ф-ии при переходе с одного уровня на другой.

Оксид алюминия с ионами хрома и явл. этой схемой. В кристалле рубина основную роль в режиме генерации играют ионы хрома.

Трехуровневая система состоит из основного уровня, из системы подуровней, которые характ. небольшим временем жизни (2) и третьим уровнем с достаточно большим временем жизни (3). Время жизни связано с шириной уровня.

Правила изменения квантовых чисел таковы, что переходы возможны только по указанным стрелкам. Для начала режима генерации используется накачка атомной системы внешним излучением с =5000

С 3 на 1 уровень сущ. спонтанные переходы с вероятностью А_nm, достаточно малой – излучение с =6943 .

Спонтанное излучение, которое составляет некоторый угол с осью кристалла, выйдет из активной зоны и не будет явл. вынужденным для последующего индуцированного излучения.