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8-2光与原子相互作用,1.受激吸收,如果原子因受满足频率条件的光的激励而跃迁到较高能态，这种过程就称为受激吸收。,受激吸收,没有外界作用，原子自发地由高能态跃迁到低能态，并辐射一个光子，这种过程叫自发辐射。,自发辐射,各个原子自发辐射的光是非相干光,2自发辐射,自发辐射,若原子受到一个满足频率条件的外来光子的激励，由高能态跃迁到低能态，则辐射出另一同频率的光子来，这种过程叫做受激辐射。,受激辐射,各个原子受激辐射的光是相干光,3受激辐射,受激辐射,吸收自发受激辐射,粒子按能级的统计分布,原子体系热平衡温度为T，在能级En上的原子数为Nn,则,k为玻耳兹曼常数，上面的统计规律称为玻耳兹曼正则分布，gn为主量子数为n的能级(能量为En)简并度.,(简并度是具有相同能量的原子状态数.),N1为处于能级E1的原子数,N2为处于能级E2的原子数,E2E1,则,或,热平衡时,处于高能级的原子数总是低于处于低能级的原子数.即,因此,将上式积分,得,令,为单位时间由E2能级向E1能级跃迁的几率.,则有,能级的寿命,E2能级上的粒子数,在dt时间内自发跃迁到E1能级上的粒子数为-dN2,则,具有时间的量纲,它反映了粒子平均在E2能级上停留的时间的长短,叫做粒子在该能级上的平均寿命,简称寿命(或自然寿命),它是影响谱线线宽的因素之一。,原子的能级寿命与原子的结构有关,一般激发态能级寿命10-8s,寿命达10-31秒的能级状态,称亚稳态.,实际上由于碰撞或其他外界干扰,原子能级的寿命要比自然寿命(10-8s)小几个数量级.,由于受激辐射和受激吸收是由于外来光引起的，故单位时间的跃迁几率应与原子周围该频率的辐射能量密度成正比.因此,称为爱因斯坦系数.,4爱因斯坦系数,设dN21为dt时间内由E2自发跃迁到E1能级上的粒子数,则,在热平衡状态下,两能级之间,单位时间受激吸收的光子数应等于受激发射和自发发射的光子数.因此,或,解出,玻耳兹曼正则分布:,由普朗克公式:,上式与前式相比较，得,要使上式两端对任何h/kT之值都成立,相应系数必须相等.,即,上面两关系式叫做爱因斯坦关系式,虽然是在热平衡条件下推出的,但它对普遍情况仍是适用的.,是
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