МОНОХРОМАТИ́ЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МОНОХРОМАТИ́ЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ (от моно... и греч. χρῶμα – цвет), электромагнитное излучение одной, определённой и строго постоянной частоты. Происхождение термина «М. и.» связано с тем, что каждая частота световых волн воспринимается человеком как к.-л. цвет. Понятие «М. и.» применяется не только к электромагнитным волнам видимого диапазона (длиной 0,4–0,7 мкм), но и к волнам ИК-, УФ-, рентгеновского и др. диапазонов, хотя никакого ощущения цвета эти волны не вызывают.
Теория электромагнитного излучения, основанная на уравнениях Максвелла, описывает любое М. и. как гармонич. колебание, происходящее с неизменными амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Однако реальные процессы излучения всегда ограничены во времени, поэтому понятие «М. и.» является идеализацией. Естеств. излучение обычно представляет собой сумму некоторого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем у́же интервал, к которому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно ближе к монохроматическому.
Излучение, соответствующее отд. линиям спектров испускания свободных атомов (напр., атомов разреженного газа), очень близко к М. и. Каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния $m$ с большей энергией в состояние $n$ с меньшей энергией. При строго фиксированных значениях энергии $ℰ_m$ и $ℰ_n$ атом излучал бы М. и. с частотой $ν_{mn}= (ℰ_m-ℰ_n)/h$, где $h$ – постоянная Планка. Однако в возбуждённом состоянии атом может находиться лишь малое время $Δt$ (обычно порядка 10–8 с), и вследствие соотношения неопределённостей для энергии и времени жизни квантового состояния $(Δℰ\cdot Δt=h)$ излучению каждой линии спектра соответствует интервал частот $Δν_{mn}=Δℰ/h=1/h$ (см. Ширина спектральной линии). Поскольку излучение не может быть идеально монохроматическим по своей природе, монохроматическим принято считать излучение с очень узким спектральным интервалом, который можно лишь приближённо характеризовать одной частотой или длиной волны.
Приборы, с помощью которых из реального излучения выделяют очень узкие спектральные интервалы, называют монохроматорами. Монохроматичность выделенного спектрального интервала характеризуют величиной $k$, определяемой как отношение интервала частот $Δν$ (длин волн $Δλ$) к ср. частоте $ν_0$ интервала (длине волны $λ_0$). Наибольшей монохроматичностью обладает лазерное излучение $(k∼10^{-12})$.