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便携式四合一气体检测仪光量的概念

来源: 发布时间:2022-03-05 400 次浏览

    在实际测得黑体辐射后,四合一气体检测仪人们试图从理论上得出其函数表达式来解释黑体辐射的规律。一些基于经典物理学的种种努力因不能完全解释黑体辐射现象,黑体的实验事实而归于失败。提出了光量子的概念后,把黑体辐射看作由带电谐振子组成,并假定这些谐振子的能量取值只能为谐振子最小能量的整数倍,矗为普朗克常数,v为谐振子振荡频率,并在此基础上成功地得到了与黑体辐射实验相符的普朗克公式。如果设想黑体辐射由无数个谐振子组成,这些谐振子各自发射一种单色平面电磁波,全部振子就形成频率连续分布的黑体辐射。振子每一种振动状态对应于辐射场内一种场分布,即一个模式。普朗克公式可描述为:在温度T的热平衡条件下,黑体辐射分配到空腔内每个模式上的平均能量质有关,是粒子在E:上的平均寿命瓦的倒数。白发辐射中,各个粒子在自发跃迁过程中是彼此无关的,不同粒子产生的自发辐射光在频率、相位、偏振方向及传播方向都有一定的任意性,是物理上所说的非相关光。除激光器以外,普通光源的发光都属于自发辐射。受激辐射粒子从高能级向低能级跃迁,并非只能以自发方式进行,处于高能态的粒子也可以在外界冈素的诱发和刺激下向低能级跃迁,而且在跃迁中同样也向外辐射光子。由于这一过程是被“激发”处理的,所以就叫做“受激辐射”。在频率为v一型的光子入射时,处于高能级E。上的粒子以一定的概率跃迁到低能级E.同时辐射出一个与外来光子状态完全相同的光子、受激辐射过程的特点是:必须有外来光子的“刺激”,而且只有当外来光子的能量恰恰符合ho= E2 - Ei时,处于高能级的粒子才会在这个外来光子的刺激下向低能级跃迁,并同时辐射出一个频率、传播方向、振动方向、相位等性质均与外来光子完全相同的光子,即受激辐射光是相干光。

    当物质受到外来能量如光能、热能、电能等的作用时,原子中的电子就会吸收外来能量(如一个光子),从低能级跃迁到高能级上去,或者说处于低能态的粒子会吸收外来能量,跃迁至高能态。由于吸收过程是在外来光子的激发下产生的,所以称为“受激吸收”。处于低能的粒子,在频率为v的光场照射下,吸收一个能量为光子后跃迁到高能级自发辐射、受激辐射和受激吸收这三个过程中跃迁本领强弱,分别用爱因斯坦系数A21、B21、B12表征。这三个系数都是原子本身的属性,与原子系统中原子数密度按能级的分布状况无关。根据空腔黑体的热平衡过程,推导三个系数之间的关系。

    当四合一气体检测仪黑体处于某一温度时,同时存在上述三个相互作用过程。在热平衡状态下,黑体吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量,才能保持辐射的能量密度不变,即此时空腔内存在稳定的辐射场,该辐射场可表示。因此,在热平衡条件下,E2(或Ei)能级上的粒子数密度保持不变。

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