Номер 1, страница 203 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

1. Что такое спонтанное и индуцированное излучения?

Спонтанное излучение

Спонтанное излучение — это процесс самопроизвольного, без какого-либо внешнего воздействия, перехода атома или другой квантовой системы из возбужденного энергетического состояния $E_2$ в состояние с более низкой энергией $E_1$. При этом избыток энергии испускается в виде фотона. Энергия этого фотона равна разности энергий состояний: $\Delta E = E_2 - E_1 = h\nu$, где $h$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота излучённого фотона. Характеристики испущенного фотона, такие как направление распространения, фаза и поляризация, являются случайными. Этот процесс лежит в основе работы большинства привычных источников света, например, ламп накаливания, светодиодов, люминесцентных ламп и света, излучаемого звездами.

Ответ: Спонтанное излучение — это самопроизвольное испускание фотона атомом при его переходе из возбужденного состояния в более низкое энергетическое состояние. Характеристики (направление, фаза, поляризация) испущенного фотона случайны.

Индуцированное излучение

Индуцированное (или вынужденное) излучение — это процесс испускания фотона возбужденным атомом ($E_2$), который происходит под воздействием внешнего, индуцирующего фотона. Для этого энергия внешнего фотона должна точно соответствовать разности энергетических уровней атома: $E_{\text{фотона}} = E_2 - E_1$. В результате взаимодействия атом переходит на более низкий энергетический уровень $E_1$, испуская при этом новый фотон. Ключевая особенность индуцированного излучения заключается в том, что испущенный фотон является точной копией фотона, вызвавшего переход. Он имеет ту же энергию (частоту), фазу, поляризацию и направление распространения. Таким образом, один падающий фотон на выходе дает два абсолютно идентичных (когерентных) фотона, что приводит к усилению света. Явление индуцированного излучения является физической основой работы лазеров и мазеров.

Ответ: Индуцированное излучение — это процесс испускания фотона возбужденным атомом под действием внешнего фотона, в результате которого испускается второй фотон, являющийся точной когерентной копией первого, что приводит к усилению света.