Номер 3, страница 85, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Расскажите о самопроизвольном и вынужденном излучении атомов.

3. Расскажите о самопроизвольном и вынужденном излучении атомов.

Атомы могут находиться в различных энергетических состояниях. Основное состояние — это состояние с наименьшей возможной энергией. Все остальные состояния с более высокой энергией называются возбужденными. Атом может перейти в возбужденное состояние, поглотив энергию (например, при столкновении с другой частицей или поглотив фотон). Однако возбужденное состояние нестабильно, и атом стремится вернуться в состояние с меньшей энергией, излучая при этом избыток энергии в виде фотона. Этот процесс излучения может происходить двумя способами.

Самопроизвольное (спонтанное) излучение — это процесс, при котором возбужденный атом переходит на более низкий энергетический уровень самопроизвольно, без какого-либо внешнего воздействия. Этот переход сопровождается испусканием фотона, энергия которого равна разности энергий начального ($E_m$) и конечного ($E_n$) уровней: $E_{фотона} = h\nu = E_m - E_n$, где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота излученного света. Спонтанное излучение является случайным процессом: момент испускания фотона и его направление предсказать невозможно. Излученные разными атомами фотоны не когерентны, то есть их фазы и направления случайны. Именно этот тип излучения отвечает за свечение обычных источников света, таких как лампы накаливания или пламя свечи.

Вынужденное (индуцированное) излучение — это процесс, который происходит, когда на возбужденный атом ($E_m$) воздействует внешний фотон, энергия которого в точности равна разности энергий возбужденного и некоторого нижнего уровня ($h\nu = E_m - E_n$). Под действием этого фотона атом переходит на нижний уровень $E_n$, испуская при этом новый, второй фотон. Важнейшей особенностью вынужденного излучения является то, что испущенный фотон является точной копией фотона, вызвавшего излучение. Он имеет ту же энергию, частоту, фазу, поляризацию и направление распространения. В результате вместо одного фотона мы получаем два идентичных, летящих в одном направлении. Этот процесс лежит в основе усиления света и является фундаментальным принципом работы лазеров.

Ответ: Самопроизвольное излучение — это случайный, спонтанный переход атома из возбужденного состояния в основное с испусканием фотона, характеристики которого (фаза, направление) случайны. Вынужденное излучение — это переход атома из возбужденного состояния в основное под действием внешнего фотона, в результате чего испускается второй фотон, являющийся точной копией первого (когерентный ему).