SỰ PHÁT QUANG VÀ HẤP THỤ ÁNH SÁNG CỦA VẬT CHẤT
Mô hình nguyên tử theo thuyết cơ học lượng tử
• Các điện tử trong nguyên tử nhận 4 số lượng tử :
• n – số lượng tử chính, n = 1, 2, 3, …, ∞
• l – số lượng tử quĩ đạo, l = 1 à (n-1)
• ml – số lượng tử từ,
ml = -l à l
• ms – số lượng tử spin, ms = -1/2 , +1/2
• Không có hai điện tử nào có cùng một bộ giống nhau các số lượng tử (nguyên tắc loại trừ)
Các mức năng lượng của điện tử
• Tương ứng với mỗi số lượng tử n, điện tử ở một mức năng lượng (thế năng) chính En xác định, n càng
lớn, thế năng càng lớn
à điện tử ở các mức năng lượng rời rạc Ei
Tham khảo:
• Tương ứng với các số lượng tử còn lại điện tử ở các mức năng lượng lệch vô cùng nhỏ, không đáng kể so
với mức năng lượng chính
• số ml gây ra sự lệch mức năng lượng chỉ khi nguyên tử đặt trong từ trường, thí dụ với n=3, điện tử có thể
ở 5 phân mức năng lượng lân cận mức năng lượng chính ứng với ml = -1, -2, 0, 1, 2
Sự chuyển mức năng lượng của điện tử
• Điện tử có thể nhận những bộ số lượng tử khác nhau miễn là không vi phạm nguyên tắc loại trừ nhưng xác
suất rất lớn là nó ở mức năng lượng thấp nhất có thể En(min) (tức có n nhỏ nhất có thể)
à điện tử có xu hướng chuyển về mức năng lượng thấp nhất
• Điện tử có thể tự động chuyển lên các mức năng lượng cao hơn nhưng xác suất bước chuyển đó là rất nhỏ
• Khi điện tử hấp thụ năng lượng, nó nhảy lên mức năng lượng cao hơn, khi nó chuyển xuống mức thấp
hơn, năng lượng được giải phóng
Sự hấp thụ photon và phát photon của Hydro
• Nguyên tử H nhận các mức năng lượng của điện tử duy nhất của nó.
• Nguyên tử H chỉ hấp thụ hoặc phát những photon có năng lượng đúng bằng chênh lệch giữa 2 mức năng
lượng rời rạc nào đó mà điện tử của H có thể nhận
• Do đó phổ phát xạ của hydro chỉ gồm những bước sóng (các vạch sáng) rời rạc
Các mức năng lượng của phân tử

 Chùm sáng thần kì (kì vọng thu được) ngược lại sẽ có những tính chất
 Độ đơn sắc cao, gần như đơn sắc
 Đồng pha
 Đẳng hướng
 Mục đích thu được chùm sáng như thế để tập trung năng lượng vào những điềm nhỏ à tạo ra những hiệu
quả đặc biệt (phá hủy)
Đồng pha, đẳng hướng
vs
Loạn pha, loạn hướng

Nguyên lý phát LASER
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ được kích thích
(hay là sự phát xạ cảm ứng)
 Để thu được chùm sáng đơn sắc
à tập trung (giam) các điện tử bị kích thích của các nguyên tử trên một mức năng lượng. Mức năng lượng này
phải là mức siêu bền để có thời gian tập trung nhiều điện tử
à kích thích cho tất cả các điện tử bị kích thích được tập trung trên mức siêu bền nói trên đồng loạt nhảy
xuống một mức khác
 Kết quả của quá trình trên là đồng thời thu được không chỉ các photon một bước sóng mà còn đồng pha


SỰ ĐẢO NGƯỢC MẬT ĐỘ CƯ TRÚ và SỰ PHÁT XẠ CẢM ỨNG
 Việc tập trung nhiều điện tử trên mức năng lượng siêu bền (thí dụ mức E1 trên hình trên) để chờ là không
tự nhiên. Ở đây ta hiểu là: trong một khối vật chất nhỏ (vi phân dV) nhiều điện tử của nhiều nguyên tử
cùng lúc ở mức năng lượng cao E1, trong khi chỉ có ít điện tử của số ít nguyên tử khác nằm ở mức năng
lượng E0 thấp hơn là không tự nhiên. Tự nhiên là khi số điện tử ở mức thấp nhiều hơn số điện tử ở mức
cao theo nguyên lý thống kê sau
 N(E cao) / N (E thấp) = exp (-∆E/kT)
 Việc tạo ra tình trạng N (E cao) nhiều hơn rất nhiều N (E thấp) được gọi là sự đảo ngược mật độ cư trú,
được thực hiện trong kĩ thuật LÁSER bằng bơm năng lượng. Hình ảnh bơm năng lượng phản ánh sự bơm