２４２§5.8光的发射与吸收重点：用周期性微扰公式讨论光的发射与吸收难点：辐射强度的计算目的：用周期微扰公式)(F2km2mkmkω±ε−εδπ=ω→hh讨论光的发射与吸收，其中)ee(Fˆ'Hˆtitiω−ω+=代表原子在光波电磁场中的附加能量。一、发光机制设原子体系的能谱为：LLL<ε<<ε<<ε<εmk211.原子由高能级(mε)⎯⎯⎯→⎯transition低能级(kε)：有自发跃迁(不受外界影响)和受激跃迁(受外界影响，如辐射场)，即自发发射和受激发射两种，二者都有能量kmmkε−ε=ωh从原子中发射出来。2.原子由低能级(kε)⎯⎯⎯→⎯transition高能级(mε)：只有原子从外界吸收能量kmmkε−ε=ωh的情况下(如吸收能量为mkωh的光子)才能发生跃迁，即光的吸收。周期微扰公式)(F2km2mkmkω±ε−εδπ=ω→hh只能计算受激发射，对自发发射无能为力，自发发射是原子与真空态(电磁场基态)相互作用的结果，要用量子电动力学处理，在这里不讨论。本节我们采用半经典理论，即Einstein理论，建立受激发射和自发发射的关系,通过周期微扰公式)(F2km2mkmkω±ε−εδπ=ω→hh算出受激发射,进而求得自２４３发发射。二、Einstein的发射和吸收系数(1917年建立)1.定义发射系数和吸收系数Einstein引进了三个系数:mkA—单位时间内原子从mε能级自发跃迁到kε能级同时发射能量为mkωh的光子的几率，称为自发发射系数；)(IBmkmkω—单位时间内原子从mε能级受激跃迁到kε能级同时发射能量为mkωh的光子的几率，称mkB为受激发射系数；其中ωωd)(I是作用于原子的光波在ω+ω−ωd频率范围内的能量密度，)(Iω是单位频率间隔内的能量密度。)(IBmkkmω—单位时间内原子吸收能量为mkωh的光子，从kε能级受激跃迁到mε能级的几率,称kmB为吸收系数。2.mkA、mkB和kmB之间的关系根据热力学平衡条件，将原子体系与辐射场视为一个热力学体系。原子发射辐射给场,它又从场中吸收辐射,在绝对温度T下达到平衡。设在绝对温度T下，处于kε和mε能级上原子数目分别是kN和mN,则在光波的作用下，单位时间内发射的光子数,即由mε能级跃迁到kε能级的原子数是:)(IBA(Nmkmkmkmω+单位时间内吸收的光子数,即由kε能级跃迁到mε能级的原子数是:２４４)(IBNmkkmkω于是在电磁辐射处于平衡状态下，有：=ω+)(IBA(Nmkmkmkm)(IBNmkkmkω即：kmmkmkkmmkmkBBNN1BA)(I−=ω而由Maxwell-Boltzman分布律有：kT/kke)T(cNε−=；kT/mme)T(cNε−=其中k为玻耳兹曼常数；)T(c是绝对温度T的某一函数。即)kTexp()kTexp(NN...
