СПОНТА́ННОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ

СПОНТА́ННОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ, са­мо­про­из­воль­ное ис­пус­ка­ние ато­мом (или др. из­лу­ча­те­лем) элек­тро­маг­нит­ных волн, не за­ви­ся­щее от при­сут­ст­вия внеш­не­го из­лу­че­ния. При пе­ре­хо­де ато­ма из воз­бу­ж­дён­но­го со­стоя­ния с энер­ги­ей $ℰ_i$ в осн. со­стоя­ние с энер­ги­ей $ℰ_k$ воз­ни­ка­ет С. и. с час­то­той $ω=(ℰ_i-ℰ_k)/\hbar$ ($\hbar$ – по­сто­ян­ная План­ка). На­се­лён­ность $n_i$ воз­бу­ж­дён­но­го со­стоя­ния ато­ма при этом убы­ва­ет со вре­ме­нем $t$ по за­ко­ну: $n_i(t)=n_i(0)e^{–γt}$, где ве­ли­чи­на $γ$ – кон­стан­та за­ту­ха­ния, сов­па­даю­щая с Эйн­штей­на ко­эф­фи­ци­ен­том $ℰ_{ik}$ для С. и. и оп­ре­де­ляю­щая ра­диа­ци­он­ную ши­ри­ну спек­траль­ной ли­нии С. и. (ве­ли­чи­на $γ^{–1}$ оп­ре­де­ля­ет ра­диа­ци­он­ное вре­мя жиз­ни ато­ма). Для пер­вых воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ний ато­ма $γ$∼10⁸ с^–1. Для вы­со­ко­воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ний (рид­бер­гов­ских со­стоя­ний ато­ма) ве­ли­чи­на кон­стан­ты за­ту­ха­ния зна­чи­тель­но мень­ше ($γ$ бы­ст­ро убы­ва­ет с рос­том гл. кван­то­во­го чис­ла ато­ма). Ес­ли на­чаль­ным со­стоя­ни­ем ато­ма яв­ля­ет­ся су­пер­по­зи­ция со­стоя­ний $i$ и $k$, мо­жет воз­ник­нуть осо­бая си­туа­ция, ко­гда ин­тен­сив­ность из­лу­че­ния со­во­куп­но­сти $N$ оди­на­ко­вых ато­мов бу­дет про­пор­цио­наль­ной $N^2$ (сверх­из­лу­че­ние). С. и. ато­ма в ре­зо­на­то­ре су­ще­ст­вен­но от­ли­ча­ет­ся от С. и. ато­ма в сво­бод­ном про­стран­ст­ве за счёт из­ме­не­ния плот­но­сти со­стоя­ний мод по­ля (эф­фект Пёр­сел­ла). Ес­ли в ре­зо­на­торе С. и. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся толь­ко в од­ну мо­ду, час­то­та ко­то­рой сов­па­да­ет с собств. час­то­той атом­но­го пе­ре­хо­да, то ско­рость С. и. рез­ко воз­рас­та­ет (при вы­со­кой доб­рот­но­сти ре­зо­на­то­ра). Для из­лу­ча­те­лей в фо­тон­ных кри­стал­лах и не­ко­то­рых др. ис­кусств. струк­ту­ри­ро­ван­ных ма­те­риа­лах из-за осо­бен­но­стей плот­но­сти со­стоя­ний мод по­ля воз­мож­но как пол­ное по­дав­ле­ние С. и., так и уве­ли­че­ние его ин­тен­сив­но­сти по срав­не­нию со сво­бод­ным про­стран­ст­вом.