Với câu hỏi của thày Colosseo: K = 1; L = 2; M = 3; N = 4; ...
Cảm ơn thầy!
Mạn phép trình bày hơi dài dòng chút:
* Bức xạ cảm ứng: Nguyên tử đang ở trạng thái kích thích E2, chiếu photon có năng lượng hv=E2-E1 tới, do tương tác với nguyên tử --> nguyên tử chuyển về trạng thái E1 và phát ra một photon. Ở đây nguyên tử chuyển là do bị photon bay tới kích thích. Kết quả là ta thu được 2 photon (photon bay tới kích thích ban đầu ko bị mất đi và một photon mới sinh ra). Cơ chế tương tác ra sao thì mình ko rõ, nhưng ko có sự trao đổi năng lượng giữa photon tới và nguyên tử, có lẽ nó chỉ đóng vai trò kích thích (xúc tác). Ai hiểu rõ hơn thì chỉ giúp mình nhé.
Các hiện tượng hấp thụ, bức xạ tự phát và kích thích đã được nghiên cứu rất cặn kẽ trong cơ học lượng tử.
Hiện tượng hấp thụ thì tương đối dễ hiểu vì khá trực giác. Hiện tượng bức xạ tự phát là phổ biến nhất, có ở hầu hết các nguồn ánh sáng mà ta gặp hàng ngày (như bóng đèn). Tuy nhiên hiện tượng bức xạ tự phát lại là cái khó giải thích một cách chặt chẽ nhất, đòi hỏi đến việc phải lượng tử hóa trường điện từ. Hiện tượng bức xạ kích thích thì ít gặp hơn, nó được sử dụng để chế tạo laser.
1. Bức xạ cảm ứng và hấp thụKhi áp dụng mô hình bán cổ điển* để giải bài toán tương tác giữa nguyên tử dưới nhiễu loạn của trường điện từ biến đổi điều hòa theo thời gian thì người ta thu được các kết quả thể hiện rằng trong sự tương tác này có 2 quá trình được hình thành: 1. quá trình eletron hấp thụ năng lượng từ trường điện từ chuyển lên trạng thái kích thích; 2. quá trình electron đang ở mức kích thích cao chuyển dời xuống mức thấp hơn, sinh ra một photon. Hai quá trình này tương đương với bức xạ cảm ứng (2) và sự hấp thụ (1).
Khi sử dụng mô hình lượng tử**, người ta vẫn tìm thấy các kết quả như vậy.
Bức xạ cảm ứng có thể hiểu nôm na là khi trường điện từ xuất hiện nó sẽ kết hợp với các nguyên tử và “dẫn” các eletron dao động. Các eletron vì vậy bị dịch chuyển xuống mức năng lượng thấp hơn.
Một cách tự nhiên, khi chiếu photon vào nguyên tử thì hiện tượng hấp thụ xảy ra nhiều hơn so với bức xạ cảm ứng (vì ở trạng thái cân bằng bền, số lượng eletron/nguyên tử ở trạng thái cơ bản nhiều hơn ở trạng thái kích thích). Muốn cho bức xạ cảm ứng là hiện tượng chi phối chủ yếu (nghĩa là mạnh hơn hấp thụ) thì người ta phải làm sao cho số electron/nguyên tử ở trạng thái kích thích nhiều hơn ở trạng thái cơ bản. Kỹ thuật này gọi là làm “đảo nghịch dân số”, một kỹ thuật không thể thiếu trong laser.
2. Bức xạ tự phátBức xạ tự phát chỉ có thể được giải thích bằng mô hình lượng tử của ánh sáng**. Giải bài toán tương tác trên theo mô hình lượng tử người ta đồng thời thu được cả 3 hiện tượng. Trong đó có hấp thụ, bức xạ cảm ứng như ở trên và bức xạ tự phát.
Theo mô hình lượng tử ánh sáng, người ta thấy rằng ngay cả khi không có photon, trường vẫn mang một năng lượng (xét theo quan niệm cổ điển, không có photon thì năng lượng phải bằng 0), gọi là năng lượng điểm không của dao động tử điều hòa. Trường này được gọi là trường chân không. Trường chân không này xuất hiện mọi nơi, ngay cả trong chân không, tồn tại một năng lượng.
Bức xạ tự phát là một trong những hệ quả của trường chân không: Ngay cả khi không có photon, trường chân không sẽ kích hoạt các electron ở mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp và tạo nên bức xạ.
-------------------------------------------------
( * ) Mô hình bán cổ điển: nguyên tử thể hiện tính chất lượng tử (chuyển động của electron tuân theo pt Schrodinger), ánh sáng có tính chất sóng (vd: E = A*sin(omega*t + phi))
(**) Mô hình lượng tử: nguyên tử thể hiện tính chất lượng tử, ánh sáng cũng được lượng tử hóa (bằng các photon, E_photon = h*f).
