Вимушені квантові переходи. Коефіцієнти Ейнштейна для вимушеного випромінювання
Вимушені квантові переходи відбуваються під впливом зовнішніх збурень, як правило електромагнітного випромінювання. Ймовірність таких перходів пропорційна інтенсивності збурень.
Ймовірність переходу з n на m за інтервал часу dt
– ймовірність, яка залежить від часу.
Вnm – коефіцієнт Ейнштейна для вимушених або індукованих переходів з поглинанням фотону.
ρ(ω) – спектральна щільність випромінювання – величина заповнення простору випромінюванням – говорить, що випромінювання суттєво залежить від ω.
Якщо атом знаходиться в збудженому стані Еm і на нього діє електромагнітне випромінювання з частотою ωmn, то це випромінювання буде сприяти переходу атома в нижній стан. В результаті вимушеного переходу атом буде віддавати свою енергію електромагнітній хвилі, тобто збільшується або число фотонів збільшується – стимульоване або індуковане випромінювання:
Ймовірність індукованого випромінювання фотону за інтервал часу dt та ймовірність поглинання пропорційна інтенсивності збурюючого компонента.
Вmn – коефіцієнт Ейнштейна для вимушених або індукованих переходів з випромінюванням фотону.
Принциповим є те, що фотон, який з’являється в результаті вимушеного випромінювання не має відмінностей від фотона, що індукував цей процес. Тобто вони мають однакову частоту, фазу, поляризацію і поширюються в одному напрямку. Тому вимушене випромінювання, яке виникає в результаті процесів вимушеного випромінювання в колективі атомів буде когерентним.
В оптичному діапазоні таке випромінювання є лише в квантових генераторах – лазерах.