Резонансное излучение

        излучение, испускаемое системой связанных зарядов (например, атомом, атомным ядром), при котором частота излучения совпадает с частотой возбуждающего света. Р. и. могут испускать газы, жидкости и твёрдые тела, по наиболее чёткая картина наблюдается в атомных парах Hg, Cd, Na и др. Открыто Р. и. было при исследовании свечения паров Na Р. Вудом (1905).

         Для возбуждения Р. и. атом (или др. систему связанных зарядов) облучают светом частоты ν. Поглощая квант с энергией hν (h — Планка постоянная), атом с основного уровня E₀ переходит на возбуждённый уровень E_n (уровень E₂ на рис.). При спонтанном переходе атома из возбуждённого состояния E_n в основное E₀ и происходит Р. и. — атом испускает квант с частотой ν, и в спектре излучения появляется резонансная линия. Совокупность резонансных линий образует резонансный спектр атома. Р. и. атомов и молекул является резонансной люминесценцией (См. Люминесценция). При взаимодействии атомного ядра с γ-излучением может возникать Р. и. γ-квантов.

         Р. и. наблюдается лишь при определённых условиях (в разрежённых атомных парах, замороженных растворах). Обычно атом безызлучательно переходит из возбуждённого состояния в промежуточное (на рис. на уровень E₁), и лишь затем происходит излучательный переход в основное состояние с частотой < ν. Если в результате возбуждения атом сразу перешёл на уровень E₁, Р. и. наблюдается в чистом виде (поскольку в этом случае промежуточных уровней нет).

         Р. и. — процесс, наблюдаемый в течение некоторого времени t. Интенсивность Р. и. I меняется со временем по закону: I = I₀e^{—t /τ}, где I₀ — начальная интенсивность, τ — среднее время жизни атома в возбуждённом состоянии. Обычно τ ≅ 10^-8 сек; если электронный переход запрещен Отбора правилами, продолжительность Р. и. может значительно увеличиться (например, в парах Hg наблюдается переход с τ ≅ 10^-7 сек).

         Р. и. всегда поляризовано, причём степень и характер поляризации определяются поляризацией возбуждающего света, направлением наблюдения, излучающим объектом, наличием в нём примесей. Особенно существенно влияет на поляризацию Р. и. магнитное поле (в экспериментах приходится учитывать магнитное поле Земли).

         В квантовой теории Р. и. (как и в классической теории Резонанса) учитывают эффекты затухания — затухание возбуждённых электронных состояний, которые не являются строго стационарными во времени. Энергия электрона в возбуждённом состоянии не имеет строго определённого значения, и спектральные линии характеризуются некоторой шириной спектральных линий (См. Ширина спектральных линий) Г. Величина Г связана с полной вероятностью перехода электрона на низшие уровни и с τ. Чем больше Г, тем меньше τ и, следовательно, меньше длительность Р. и.

         Лит.: Вуд Р. В., Физическая оптика, пер. с англ., М. — Л. , 1936; Гайтлер В., Квантовая теория излучения, [пер. с англ.], М., 1956; Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 3 изд., М., 1969.

         В. З. Кресин.