1.1.3. Поглощение

Предположим теперь, что атом первоначально находится на уровне 1. Если это основной уровень, то атом будет оставаться на нем до тех пор, пока на него не подействует какое-либо внешнее возмущение. Пусть на вещество падает электромагнитная волна с частотой определяемой выражением (1.1). В таком случае существует конечная вероятность того, что атом перейдет на верхний уровень 2. Разность энергий необходимая для того, чтобы атом совершил переход, берется из энергии падающей электромагнитной волны. В этом заключается процесс поглощения.

По аналогии с (1.3) вероятность поглощения определяется уравнением

где — число атомов в единице объема, которые в данный момент времени находятся на уровне 1. Кроме того, так же,

как и в выражении (1.4), можно написать

здесь — некоторая характерная площадь (сечение поглощения), которая зависит только от конкретного перехода.

В предыдущих разделах были даны основные понятия процессов спонтанного и вынужденного излучений, а также поглощения. На языке фотонов эти процессы можно описать следующим образом (рис. 1.1): 1) в процессе спонтанного излучения атом, испуская фотон, переходит с уровня 2 на уровень 1; 2) в процессе вынужденного излучения падающий фотон вызывает переход в результате чего мы получаем два фотона (падающий плюс испущенный); 3) в процессе поглощения падающий фотон поглощается, вызывая переход 1 2. Следует отметить, что как показал Эйнштейн еще в начале XX в. Это означает, что вероятности вынужденного излучения и поглощения равны друг другу. Поэтому в дальнейшем мы будем писать понимая под о сечение данного перехода. Число атомов в единице объема, находящихся на данном энергетическом уровне, будем называть населенностью этого уровня.