Hệ số Einstein – Wikipedia

Các vạch phát xạ và các vạch hấp thụ so với phổ liên tục.

Các hệ số Einstein là các đại lượng toán học là thước đo xác suất hấp thụ hoặc phát xạ ánh sáng của một nguyên tử hoặc phân tử. ^[1] Einstein A hệ số liên quan đến tốc độ phát xạ ánh sáng tự phát và hệ số Einstein B có liên quan đến sự hấp thụ và phát xạ kích thích của ánh sáng.

Các vạch quang phổ [ chỉnh sửa ]

Trong vật lý, người ta nghĩ về một vạch quang phổ từ hai quan điểm.

Một đường phát xạ được hình thành khi một nguyên tử hoặc phân tử thực hiện quá trình chuyển đổi từ một mức năng lượng riêng biệt $E 2$ của một nguyên tử, sang mức năng lượng thấp hơn $E 1$ phát ra một photon có năng lượng và bước sóng cụ thể. Một phổ gồm nhiều photon như vậy sẽ cho thấy sự tăng vọt phát xạ ở bước sóng liên kết với các photon này.

Một dòng hấp thụ được hình thành khi một nguyên tử hoặc phân tử thực hiện quá trình chuyển đổi từ mức thấp hơn, $E 1$ sang trạng thái năng lượng riêng biệt cao hơn, $E 2$ , với một photon được hấp thụ trong quá trình. Các photon hấp thụ này thường đến từ bức xạ liên tục nền (phổ đầy đủ của bức xạ điện từ) và phổ sẽ cho thấy sự giảm bức xạ liên tục ở bước sóng liên kết với các photon bị hấp thụ.

Hai trạng thái phải là trạng thái liên kết trong đó electron liên kết với nguyên tử hoặc phân tử, do đó quá trình chuyển đổi đôi khi được gọi là quá trình chuyển đổi "ràng buộc ràng buộc", trái ngược với quá trình chuyển đổi trong đó electron bị đẩy ra của nguyên tử hoàn toàn (quá trình chuyển đổi "tự do ràng buộc") sang trạng thái liên tục, để lại một nguyên tử ion hóa và tạo ra bức xạ liên tục.

Một photon có năng lượng tương đương với chênh lệch $E 2 - E 1$ giữa các mức năng lượng được giải phóng hoặc hấp thụ trong quá trình. Tần số $ν$ tại đó đường quang phổ xảy ra có liên quan đến năng lượng photon theo điều kiện tần số của Bohr $E 2 - E 1 = hv$ trong đó $h$ biểu thị hằng số Planck. ^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]

Các hệ số phát xạ và hấp thụ [ chỉnh sửa ]

trong một chất khí trong đó

{ displaystyle n_ {2}}

$n_ {2}$ là mật độ của các nguyên tử ở trạng thái năng lượng trên cho dòng và [19659043] n 1 { displaystyle n_ {1}}

$n_ {1}$ là mật độ của các nguyên tử ở trạng thái năng lượng thấp hơn cho dòng.

Sự phát xạ của bức xạ dòng nguyên tử ở tần số $ν$ có thể được mô tả bằng hệ số phát xạ

{ displaystyle epsilon}

$epsilon$ / thời gian / khối lượng / góc rắn. ε dt dV dΩ sau đó là năng lượng được phát ra từ một phần tử âm lượng

{ displaystyle dV}

$dV$ d

{ displaystyle dt}

$dt$ thành góc rắn

{ displaystyle d Omega}

$d Omega$ . Đối với bức xạ dòng nguyên tử:

{ displaystyle epsil frac {h nu} {4 pi}} n_ {2} A_ {21} ,}

trong đó

{ displaystyle A_ {21}}

$A_ {21}$ là hệ số Einstein đối với sự phát xạ tự phát, được cố định bởi các tính chất bên trong của nguyên tử có liên quan cho hai mức năng lượng liên quan.

Sự hấp thụ bức xạ dòng nguyên tử có thể được mô tả bằng hệ số hấp thụ

{ displaystyle kappa}

$kappa$ với đơn vị 1 / chiều dài. Biểu thức κ 'dx đưa ra một phần cường độ được hấp thụ cho một chùm ánh sáng ở tần số ν trong khi di chuyển quãng đường dx . Hệ số hấp thụ được cho bởi:

{displaystyle kappa '={frac {hnu }{4pi }}~(n_{1}B_{12}-n_{2}B_{21}),}

trong đó

{ displaystyle B_ {12}}

$B_ {12}$ và

{ displaystyle B_ {21}}

$B_ {21}$ là các hệ số hấp thụ và phát xạ ảnh của Einstein tương ứng. Giống như hệ số

{ displaystyle A_ {21}}

$A_ {21}$ những điều này cũng được cố định bởi các tính chất bên trong của nguyên tử có liên quan cho hai năng lượng có liên quan cấp độ. Đối với nhiệt động lực học và cho việc áp dụng định luật Kirchhoff, điều cần thiết là tổng độ hấp thụ phải được biểu thị bằng tổng đại số của hai thành phần, được mô tả tương ứng bởi