Раздел 2. Взаимодействие излучения с веществом

Вариант 2.1

По каким параметрам световой квант вынужденного излучения отличается от возбуждающего кванта?

А. По направлению, Б. По поляризации, В. По частоте, Г. Не отличается от возбуждающего кванта.

Вариант 2.2

Разность энергий между двумя уровнями некоторого вещества равна 1 эВ. Оцените порядок частоты излучения, возникающего при переходе частицы с верхнего на нижний уровень этого вещества.

А. 2,4 ∙10¹⁴ Гц. Б. 2,4 ∙10¹⁵ Гц. В. 1,2 ∙10¹⁶ Гц. Г. 2,4 ∙10¹²Гц.

 

Вариант 2.3

 Разность энергий между двумя уровнями некоторого вещества равна 0,1 эВ. Оцените порядок длины волны излучения, возникающего при переходе частицы с верхнего на нижний уровень этого вещества.

А. 1,2∙ 10^{-5 м. Б. 1,2 ∙10-6 м. В. 2,4 ∙ 10-5 м. Г. 2,4 ∙10-6 м.}

 

Вариант 2.4

Чему равна вероятность спонтанного перехода частицы с верхнего энергетического уровня на нижний, если естественное время жизни частицы в возбужденном состоянии равно 10^-3 секунды?

А. 10^-3 сек^-1. Б. 10³ сек^-1. В. 0,16∙ 10^-3 сек^{-1. Г. 0,16 ∙103} сек^-1.

 

Вариант 2.5

Определите естественную ширину спектральной линии, если среднее время жизни люминесцирующих частиц равно 10^-8 секунды.

А. 10⁸ Гц. Б. 0,16 ∙10⁸ Гц. В. 6,28 ∙10⁸ Гц. Г. 3,14 ∙10⁸ Гц.

 

 

Вариант 2.6

Определите отношение равновесных населенностей двух энергетических уровней n₁/n₂ атомной системы при температуре T = 300 К, разность энергий ΔE которых составляет 0,01 эВ. Кратность вырождения уровней считать одинаковой. Распределение Больцмана, определяющее отношение населенностей n_i энергетических уровней атомной системы от температуры: . Постоянная Больцмана k = 1,38 10^-23 Дж/К.

 

А. 0,5 Б. 0,6. В. 0,7, Г. 0,8.

 

Вариант 2.7

Определите отношение равновесных населенностей двух энергетических уровней n₂/n₁, атомной системы при температуре 300 К, разность энергий которых составляет 1 эВ. Кратность вырождения уровней считать одинаковой. Распределение Больцмана, определяющее отношение населенностей n_i энергетических уровней атомной системы от температуры: . Постоянная Больцмана k = 1,38 10^-23 Дж/К.

А. 1,5.∙10^-17   Б. 1,6 ∙10^-17. В. 1,7 ∙10^-17, Г. 1,8 ∙10^-17.

 

 

Вариант 2. 8

Используя формулу, связывающую коэффициенты Эйнштейна для спонтанных А₂₁ и вынужденных В₂₁ переходов:

,

оцените, для какой частоты ν вероятность вынужденного излучения кванта света двухуровневыми частицами равна вероятности спонтанного излучения.

А. 10¹¹ Гц. Б. 10¹² Гц. В. 10¹³ Гц. Г. 10¹⁴ Гц.

 

Вариант 2.9

Используя формулу, связывающую коэффициенты Эйнштейна для спонтанных А₂₁ и вынужденных В₂₁ переходов:

оцените, для какой длины волны излучения вероятность вынужденного излучения кванта света двухуровневыми частицами равна вероятности спонтанного излучения.

А. 30 нм. Б. 0,3 мкм. В. 3 мкм. Г. 300 мкм.

 

Вариант 2.10

Почему атомную систему, усиливающую проходящий через нее свет, при использовании распределения Больцмана можно считать системой, находящейся при отрицательной температуре?

А. Число частиц на верхнем энергетическом уровне больше, чем на нижнем.

Б. Число частиц на верхнем энергетическом уровне меньше, чем на нижнем.

В. Скорость теплового движения частиц в среде с инверсной заселенностью уровней возрастает.

Г. Скорость теплового движения частиц в среде с инверсной заселенностью уровней уменьшается.

 

Вариант 2.11

Как вероятность вынужденного излучения p между двумя уровнями энергии частиц вещества связана с плотностью излучения U на резонансной частоте и коэффициентом Эйнштейна для вынужденного перехода В?

А. p = U;   Б. p = BU; B. p = B/U. Г. p = 1/ВU.

 

Вариант 2.12

Какова размерность величины «плотность излучения»?

А. Дж/м². Б. Дж/ Гц. В.Дж/сек. Г. Дж/м³

 

Вариант 2.13

Чему равна размерность коэффициента Эйнштейна для вынужденного перехода B_ij?

А. сек. Б. 1/сек. В. Вт/м³. Г. м³/(Дж сек).

 

Вариант 2.14

Чему равна размерность коэффициента Эйнштейна для спонтанного перехода А_ij?

А. сек. Б. 1/сек. В. Вт/м³. Г. м³/(Дж сек).

 

 

  Вариант 2.15

Как связана объемная плотность излучения U с потоком энергии Ф в световой трубке сечением ds?

А. Ф = Ucds. Б. Ф = Ucds/n. В. Ф = Uc. Г. Ф = U.

 

Вариант 2.16

 При переходе светового потока из среды в вакуум какая из величин, характеризующих световую волну, сохраняется?

А. Длина волны λ. Б. Частота ν. В. Фазовая скорость волны. Г. Отношение λ/n, где n – показатель преломления среды.

 

Вариант 2.17

Как связаны друг с другом объемная спектральная плотность излучения, измеренная в шкале длин волн и в шкале частот?

А. U(ν) = U(λ). Б. U(ν) = (λ/c)U(λ). В. U(ν) = (λ²/c)U(λ). Г. U(ν) =(λ/c²) U(λ). 

 

Вариант 2.18

Как связаны друг с другом вероятности перехода между двумя энергетическими уровнями активных частиц среды p₁₂  и р₂₁? Считать, что безизлучательные переходы между этими уровнями отсутствуют.

А. Не связаны. Б. р_{21 =} р₁₂. В. р₂₁/р₁₂ = А₂₁/В₁₂U. Г.  р₂₁/р₁₂ = (А_{21 +} В₂₁U)/B₂₁U.

 

Вариант 2.19

Как связаны друг с другом коэффициенты Эйнштейна В₂₁ и В₁₂ для вынужденных переходов в системе двухуровневых частиц?

А. Не связаны. Б. В₂₁ = В₁₂. В. В₂₁ = А₂₁/В₁₂U.   Г.  (А_{21 +} В₁₂U) = B₂₁U.

 

Вариант 2.20

Как связана мощность поглощения света при резонансном возбуждении двухуровневой среды от населенностей основного n_i и возбужденного n_j энергетических уровней?

А. Пропорциональна n_i. Б. Пропорциональна n_j. B. Пропорциональна n_i – n_j. Г.  Пропорциональна n_j – n_i.

 

Вариант 2.21

Какие виды переходов из основного в возбужденное состояние возможны в системе частиц, обладающих двумя уровнями энергии?

А. Спонтанные, вынужденные и безизлучательные. Б. Спонтанные и вынужденные. В. Вынужденные. Г. безизлучательные и спонтанные.