2017-03-22 20:35:37

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原子(或分子、离子)总是力图使自己的能量状态处于基态上,被激发到高能级后的粒子,力图回到基态上去,与此同时放出激发时所吸收的能量。基态是粒子能量最平衡最稳定的状态,从高能级回到低能级去的过程称为跃迁。

基本信息

  • 中文名

    原子跃迁

  • 外文名

    Atomic transition

  • 跃迁方式1

    自发跃迁

  • 跃迁方式2

    受激跃迁

目录

折叠 编辑本段 跃迁方式

折叠 自发跃迁

不受外界能量的影响,只是由于原子内部运动规律所导致的跃迁称为自发跃迁。这种跃迁释放能量的形式又有两种:一种是变为热运动释放能量,叫做无辐射跃迁;另一种是以光的形式将能量辐射出来,叫做自发辐射跃迁。自发辐射出来的光频率γ,由发生跃迁的两能级间之能量差所决定。 普通光源如白炽灯、日光灯、高压水银灯、氙灯等都是通过自发跃迁辐射产生光,这种光是非相干光。

折叠 受激跃迁

由于入射光子的感应或激励,导致激发原子从高能级跃迁到低能级去,这个过程称为受激跃迁或感应跃迁。这种跃迁辐射叫做"受激辐射"。受激辐射出来的光子与入射光子有着同样的特征,如频率、相位、振辐以及传播方向等完全一样。这种相同性就决定了受激辐射光的相干性。入射一个光子引起一个激发原子受激跃迁,在跃迁过程中,辐射出两个同样的光子,这两个同样的光子又去激励其它激发原子发生受激跃迁,因而又获得4个同样的光子。如此反应下去,在很短的时间内,辐射出来大量同模样、同性能的光子,这个过程称为"雪崩"。雪崩就是受激辐射光的放大过程。受激辐射光是相干光,相干光有叠加效应,因此合成光的振幅加大,表现为光的高亮度性。

激发寿命与跃迁机率取决于物质种类的不同。处于基态的原子可以长期的存在下去,但原子激发到高能级的激发态上去以后,它会很快地并且自发地跃迁回到低能级去。在高能级上滞留的平均时间,称为原子在该能级上的"平均寿命",通常以符号"τ"表示。一般说,原子处于激发态的时间是非常短的,约为10-8秒。

激发系统在1秒内跃迁回基态的原子数目称为"跃迁机率",通常以"A"表示。大多数同种原子的平均跃迁机率都有固定的数值。跃迁率A与平均寿命τ的关系:A=1/τ

由于原子内部结构的特殊性,决定了各能级的平均寿命长短不等。例如红宝石中的铬离子E3的寿命非常短,只有10-9秒,而E2的寿命比较长,约为数秒。寿命较长的能级称为"亚稳态"。具有亚稳态原子、离子或分子的物质,是产生激光的工作物质,因亚稳态能更好地为粒子数反转创造条件。

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