Спонтанное и индуцированное излучение атомами и молекулами

ЛЕКЦИЯ № 13

Люмінесценція. Оптичні квантові генератори та їх використання у медицині. Радіоспектроскопія. ЕПР та ЯМР, їх застосування у медицині.

1. Люминесценция.

2. Оптические квантовые генераторы-лазеры. Газовый гелий-неоновый лазер. Физические свойства лазерного излучения. Первичные механизмы и биологическое действие лазеров.

3. Лазерная диагностика, лазерная терапия, лазерная хирургия.

4. Радиоспектроскопия: ЯМР и ЭПР.

Спонтанное и индуцированное излучение атомами и молекулами.

Атомы, молекулы, ионы представляют собой квантовые системы, в которых электроны находятся на разных энергетических уровнях. В соответствие с принципом минимума энергии электроны размещаются, начиная от ближнего к ядру энергетического уровня (К-уровень). Такой уровень является нижним энергетическим уровнем, а затем заполняют остальные уровни, более далекие от ядра (высшие энергетические уровни).

Основное энергетическое состояние атома – это состояние, при котором, электроны расположены вокруг ядра в соответствие с принципом минимума энергии.В таком состоянии атомы могут находиться длительное время, поэтому в веществе большинство атомов находится именно в основном состоянии (распределение Больцмана).

Однако возможен скачкообразный переход с одного уровня на другой и атом переходит в возбужденное состояние. Для такого перехода атому необходимо сообщить энергию, равную разности энергий электронов на двух уровнях: . Время пребывания в возбужденном состоянии очень короткое - Переход атомов из возбужденного состояния в основное сопровождается излучением фотона энергии (в идеальном случае ).

Переход атома из возбужденного состояния может носить самопроизвольный (спонтанный) и индуцированный характер. Излучение, которое при этом возникает, соответственно называется спонтанным и индуцированным. При самопроизвольном переходе атома из возбужденного состояния в основное процесс носит случайный характер, т.е. случайны и время перехода и направление излучения фотона. Примером спонтанного излучения может служить люминесценция.