Назад   Теми   Съдържание   Конспект  Курс   Напред 

Източници на светлина

Телата, които излъчват светлина се наричат източници на светлина или светлинни източници. Всеки светлинен източник излъчва светлина, защото неговите градивни частици - атоми или молекули, изпускат фотони. От квантовата механика е е известно, че атомите и молекулите могат да имат само точно определени стойности на енергията, които се наричат енергетични нива. Енергетичното ниво с най-ниска енергия се нарича основно ниво. Частиците, които са в основно ниво не могат да излъчват фотони нито изобщо да отдават енергия, но частиците, които са на нива с по-голяма енергия - възбудени нива, могат да преминат в основно или друго по-ниско ниво и да излъчат фотони. Ако енергиите на две енергетични нова са съответно E 1  - на по-ниското и E 2  - по-високото, енергията на излъченият фотон, при преход от ниво E 2  на ниво E 1   е равна на разликата на тези енергии. Честотата на фотона се намира от съотношението: E 2 E 1 = h ν .

Всеки атом или молекула преминава на по-ниско енергетично ниво и излъчва фотон, или спонтанно без никакво външно влияние, или под действие на външно въздействие - индуцирано. В зависимост от физичните процеси, които водят до възбуждане на атомите и дали излъчването им става спонтанно или индуцирано могат да съществуват различни видове източници на светлина.

Поради топлинното движение градивните частици непрекъснато взаимодействат помежду си и си обменят енергия. Това означава, че постоянно част от молекулите са във възбудено състояние и изпускат фотони. Излъчването на фотони от телата, което се получава в резултат на възбуждане на атомите при топлинно движение на градивните частици се нарича топлинно излъчване. Както знаем топлинно движение на градивните частици има при всяка температура по-висока от абсолютната нула, но кинетичната енергия на това движение е пропорционална на абсолютната температура. Следователно, колкото е по-висока температурата и съответно по-голяма кинетичната енергия на топлинното движение, толкова по-често (поради по-честите удари между градивните частици) и до по-високи енергетични нива се възбуждат атомите. Ето защо топлинното излъчване зависи силно от температурата - при по-високи температури се излъчват повече фотони и при това с по-високи енергии. Човешкото око може да забележи само топлинното излъчване на тела с температури малко по-ниски или по-високи от около 10000C. Телата с по-ниска температура излъчват фотони с дължина на вълната над 700 nm - инфрачервено излъчване, което не е видимо, но може да се регистрира с прибори. По топлинното лъчение може да се определи температурата на тялото и на този принцип работят термометрите за дистанционно измерване на температура. От познатите природни или изкуствени източници на светлина топлинно излъчване имат например: слънцето и звездите, източниците на светлина, в които се използва пламък (факли, свещи, горелки, петролни лампи), електрическите крушки с нагряваща се жичка.

Излъчване на светлина, предизвикано от възбуждане на атомите под действие на друг фактор, различен от топлинното движение, се нарича луминисценция. Познати са различни видове луминисценция: хемилуминисценция - светене предизвикано от химични реакции, електролуминисценция - светене в резултат на протичане на електричен ток през твърди тела или газове, катодолуминисценция - светене на отрицателния електрод (катода) поради възбуждане на атомите му от ударитящите го положителни йони, биолуминисценция - светене на живи организми, фотолуминисценция - светене предизвикано от облъчване със светлина, но с дължина на вълната, различна от тази на излъчваната светлина. Електролуминисценцията, например, се използва в луминисцентните лампи.

В така споменатите източници на светлина всеки възбуден атом излъчва спонтанно, като момента на излъчване и посоката на излъчения фотон са случайни. Но в източници на светлина като лазерите се използва индуцирано излъчване. Индуцирано излъчване се предизвиква, когато излъчен от един атом фотон преминава покрай друг възбуден на същото ниво атом и в резултат на резонанс (съвпадане на честотата) втория атом изпуска фотон, който има същата посока, честота и фаза на трептене. Поради индуцирания характер на излъчването лазерите излъчват преимуществено само фотони с една или няколко дължини на на вълната и при това със строго определена посока и еднаква фаза (кохерентно излъчване).


 Назад   Теми   Съдържание   Конспект  Курс   Напред 

Copyright© Ваньо Георгиев, 2005 г. Въпроси и коментари пишете тук.
physics-bg.org