Флуоресценция. Теория рассеяния. (Тема 14)

Вывод из теории рассеяния
λ
Наблюдения
Теория рассеяния предсказывает
типичные значения остаточной
интенсивности для ядер линий
на уровне rλ~0.001-0.0001.
Наблюдения же дают типичные
значения rλ~0.001-0.1
наблюдения
Теория
чистого
рассеяния
Вывод: Наша теория не учитывает какие то механиз-
мы, которые поставляют дополнительные кванты
в ядра линий из какого то резервуара излучения.

Возникла проблема: какой механизм
может поставлять дополнительные кванты в линию, чтобы повысить ее остаточную интенсивность?
Ответ - есть два возможных механизма (см. рис.) :
1) кванты, поглощенные в одной линии, могут переизлучаться
в другой, повышая остаточную интенсивность. Но этот механизм - без перспективы. Почему?
2) кванты, поглощенные в континууме, могут перизлучаться в линии. Этот механизм имеет перспективу. Почему?

3
2
1
1-3-2-1 фотоионизация
фоторекомбинация
излучение в линии
1-2-3-1 поглощение в линии
фотоионизация
рекомбинация
1-2-1 поглощение в линии
излучение в линии
Трехуровенный атом
континуум
Возможные переходы:
При этом процессе происходит
полное исчезновение (погло-
щение) квантов в линии
Это процесс чистого рассеяния
Как видно, дополнительное появление квантов
в линии происходит за счет процессов 1-3-2-1.
Но являются ли эти процессы доминирующими,
например, по сравнению с процессами 1-2-3-1?

3
2
1
1-2-3-1 - число этих процессов
определяется населенностью
уровня 1 и плотностью излуче-
ния в частотах перехода 1-2 и
2-3
1-3-2-1 - число таких переходов
определяется населенностью
уровня 1 и плотностью излуче-
ния в частотах континуума 1-3
Трехуровенный атом
континуум
Сравним роль переходов
(1-3-2-1) и (1-2-3-1)
к поверхности
ρ
ρ12
ρ13 , ρ23

3
2
1
1-2-1
1-2-3-1
γ учитывает, что не все атомы со второго уровня переходят вниз
1-3-2-1
С учетом всех процессов
Трехуровенный атом
континуум
Коэффициенты излучения
в линии

3
2
1
Трехуровенный атом
континуум
Как определить ?
Возьмем случай глубоких
слоев, где выполняется ЛТР.
Тогда согласно принципу
детального баланса
3) Но при ЛТР
В поверхностных слоях ЛТР может не соблюдаться.
Поэтому введем поправочный множитель Q:
5) В итоге:
2) Тогда