Взаимодействие излучения с веществом

Многие свойства лазера могут быть описаны в терминах поглощения и испускания, когда атомная (или молекулярная) система взаимодействует с веществом. М. Планк описал спектральное распределение излучения абсолютно черного тела - объекта, которое полностью поглощает любое падающее на его поверхность электромагнитное излучение. Коэффициент поглощения абсолютно чёрного тела равен единице и не зависит от длины волны излучения. А. Эйнштейн, комбинируя закон М. Планка и статистику Ш. Бозе, сформулировал концепцию стимулированного излучения, создав тем самым теорию, необходимую для описания принципа работы лазера.

1.2.1. Излучение абсолютно чёрного тела.

Когда изолированное вещество (например, оно находится в замкнутой полости или резонаторе) находится при постоянной температуре T, то оно излучает электромагнитное поле с плотностью излучения r(n) в спектральном диапазоне dn, определяемое законом Планка

(1.2)

где r(n) – плотность излучения на единицу частоты [Дж∙Гц/cm³] – спектральная объёмная плотность энергии, k – постоянная Больцмана (1.38 ∙10^-23 Вт∙с∙K), с – скорость света. Абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты, причем максимум в спектральном распределении зависит от температуры.

В соответствии с уравнением Стефана-Больцмана общая энергия теплового излучения абсолютно чёрного тела может быть вычислено по формуле (1.4)

W = sT⁴ (1.4)

где s = 5.68∙10^-12 Вт/см²∙K².

Дата добавления: 2014-01-20