最新12---光的受激辐射汇总
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第二节受激辐射、受激吸收与自发辐射黑体辐射场,可以理解为组成黑体的原子和光场(或电磁波)相互作用的结果。
光波的产生和传播过程都不可避免涉及光和原子之间的相互作用。
在电磁场理论中,证明了电磁辐射来源于具有加速度的带电物体。
这个结论我们可以从很多方面得到验证。
医院的X光机利用高能电子快速减速辐射X射线;高能电子加速器所产生的电磁辐射就来源于具有加速度的电子;电真空微波器件输出的微波也来源于具有加速度的电子辐射。
光在物质中传播时,原子中的正电荷和负电荷受光场中电场作用,向相反方向运动,形成电偶极子,电偶极子向空间辐射光,和入射光场叠加在一起,形成物质中的总光波。
电磁场理论这些结论在用于宏观物质时,没有出现问题。
但用于解释原子发光过程时,却出项了难以调和的矛盾。
二十世纪初,通过实验已经知道电子是物质的基本组成部分,电子带负电,但物质都是电中性的,所以物质中一定还有带正电的部分。
通过测量电子的荷质比(),知道电子质量比原子质量小得多。
很重的带正电的部份称为原子核。
在这个基础上,物理学家开始猜想原子模型。
最早的原子模型是汤姆孙(J.J.Thomson)提出的,他设想原子就是带正电荷的那一部分均匀分布为一个胶状的球体,带负电的电子镶嵌在这个胶体上,原子就像一个面上有芝麻的面包。
原子发光的频率(光谱)就是这样一个球体的振动频率。
这个模型被后来的电子散射和粒子的散射实验证明是不对的。
卢瑟福(E.Rutherford)1909年粒子散射实验说明,原子大部分是空的,不是一个实心球。
所谓α粒子,就是由两粒带正电荷的质子和两粒中性的中子组成,相当于一个氦原子核。
在自然界内大部分的重元素(例如铀和镭,原子序数为82或以上)在衰变时辐射α粒子。
卢瑟福用α粒子去轰击铂薄片,按照汤姆孙模型,带正电的α粒子受到带正电的铂原子核的散射,α粒子应该偏离入射方向。
但实验发现,只有少量的α粒子发生大角度的偏转,大量原子直接穿过铂薄片,说明大量α粒子没有受到铂原子的作用,原子中的绝大部分空间空无一物。