МОНОХРОМАТИ́ЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ

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 $(k∼10^{-12})$.