Существует ли аналогичный закон снятия возбуждения атомов, подобный радиоактивному распаду?

Если начать с Н 0 ядра в т "=" 0 , то через время т , количество ядер, оставшихся нераспавшимися, определяется выражением

(1) Н ( т ) "=" Н ( 0 ) опыт ⁡ ( − λ т ) .

Существует ли аналогичный статистический закон распада для ансамбля атомов в двухуровневой системе с энергиями Е 1 и Е 2 ( > Е 1 ) ? Я толстый т "=" 0 , Н 0 атомы созданы для заполнения возбужденного состояния Е 2 , ожидаем ли мы в более позднее время населенность уровня Е 2 экспоненциально истощаться, как (1)?

Если нет, то какой тип закона истощения во времени мы ожидаем?

Меня не интересует, что делает один атом в присутствии взаимодействия. Я знаю, что при наличии зависящих от времени взаимодействий один атом в простой двухуровневой системе совершает возвратно-поступательные переходы между уровнями. Мой вопрос касается общего статистического поведения группы атомов в двухуровневой системе, приготовленной в возбужденном состоянии при т "=" 0 .

Если предположить, что переходы являются пуассоновским процессом , то да.
Являются ли они пуассоновскими процессами?
@TausifHossain Извините. Я не знаю, что такое процесс Пуассона, хотя я знаю о распределении Пуассона.
Я думаю, это зависит от того, как атомы в вашей сборке могут взаимодействовать. Например, если они сгруппированы в лазерном резонаторе с соответствующей модой, они с большей вероятностью отключатся в результате внезапного каскада, чем если бы они просто находились в вакууме.
взято из Википедии: "где А 21 есть коэффициент Эйнштейна для спонтанного излучения, который определяется внутренними свойствами соответствующего атома для двух соответствующих энергетических уровней».

Ответы (1)

Вообще говоря, да. Это известно как золотое правило Ферми : оно следует из теории возмущений первого порядка, зависящей от времени (в Википедии есть разумный вывод), где вам требуется

  • дискретное состояние (например, атомное возбуждение) в том же диапазоне энергий, что и континуум (например, группа состояний фотонов),
  • с небольшой связью между ними (в целом верно, если вы не пойдете на многое, чтобы увеличить связь),
  • без памяти, т. е. когда вы можете предположить, что, как только оно исчезнет, ​​возбуждение не вернется в исходное дискретное состояние и повторно не отдаст свою энергию.

Если вы действительно придирчивы, эти гипотезы не совсем верны (как я обсуждал ранее в этом ответе ), но они являются отличными приближениями в реальных сценариях. Вы можете получить некоторое забавное поведение, если, например, ваш континуум является одномерным, но в общем случае возбужденного атома в свободном пространстве, взаимодействующего с трехмерным континуумом электромагнитных мод на длине волны возбуждения и вблизи нее, вы можете просто предположить, что вы имеют независимую от времени скорость распада и, следовательно, имеют экспоненциальный спад до нуля в популяции.

Если ваша двухуровневая система представляет собой какой-то атомный переход, то, в зависимости от деталей, вам может быть трудно получить зависящее от времени измерение скорости распада (поскольку время жизни распада для дипольно-разрешенных переходов обычно находится в наносекундном режиме), но когда это случается, если вам удалось покончить с любыми источниками неоднородного расширения, то наблюдение лоренцевской формы линии является очень сильным индикатором того, что «форма» испускаемых фотонов во временной области действительно экспоненциальна.

Существует ли аналогичный закон снятия возбуждения атомов, подобный радиоактивному распаду?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v