Записките се преместени на нов сайт!

 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