Η χαοτική εκποµπή ακτινοβολίας σχετίζεται άµεσα µε το φαινόµενο της αυθόρµητης εκποµπής φωτονίων (spontaneous photon emission). Μας είναι ήδη γνωστές οι στατιστικές ιδιότητες των φωτονίων που παράγονται από τέτοιου είδους πηγές και που ονοµάζονται χαοτικές.

Στην περίπτωση αυτή τα αφικνούµενα και µετρούµενα από έναν ανιχνευτή φωτόνια ανά τακτά χρονικά διαστήµατα ακολουθούν την στατική των Bose – Einstein.

Χαρακτηριστικό γνώρισµα αυτών των πηγών είναι ότι το φως που εκπέµπουν είναι ασύµφωνο (incoherent) δηλ. ο βαθµός συσχετισµού των φωτονίων από δύο δέσµες που προκύπτουν από την ίδια πηγή (κβαντική άποψη) ή πιο απλά των κυµατοσυρµών που συνθέτουν τις δύο δέσµες (ηµικλασική άποψη) είναι πάρα πολύ µικρός.

Από πρακτική άποψη αυτό σηµαίνει ότι οι δύο δέσµες που έρχονται σε επαλληλία είναι δύσκολο να µας δώσουν φαινόµενα συµβολής.

Μία από τις πλέον γνωστές χαοτικές πηγές φωτός, είναι το µέλαν σώµα.

Ο όρος μέλαν σώμα στη φυσική, περιγράφει ένα ιδανικό σώμα το οποίο απορροφά όλο το φως που προσπίπτει πάνω του (και κατ’ επέκταση, όλη την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία). Αυτό σημαίνει ότι ένα τέτοιο σώμα δεν ανακλά ούτε διαχέει το προσπίπτον σε αυτό φως (ή άλλης μορφής ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) ούτε αφήνει το φως να το διαπεράσει και γι’ αυτές του τις ιδιότητες ονομάζεται μέλαν σώμα. Ωστόσο, σε αντίθεση με την εικόνα που δίνεται από την ονομασία του, το ίδιο το σώμα εκπέμπει κάποια ακτινοβολία, το φάσμα της οποίας εξαρτάται μόνο από την θερμοκρασία του.

Η κατανομή της ενεργειακής ροής στις διάφορες συχνότητες, δηλαδή η ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται από την μονάδα επιφάνειας στη μονάδα του χρόνου ανά μονάδα συχνότητας, RT(v) ονομάζεται φασματική εκπομπή ή αφετική ικανότητα ή φάσμα της ακτινοβολίας. Σχετίζεται με την πυκνότητα ενέργειας μέσω της σχέσης

R_T(\nu)=\frac{c}{4}\rho_T(\nu)
Διάγραμμα της έντασης ανά μονάδα μήκους κύματος σε συνάρτηση με το μήκος κύματος για το μέλαν σώμα. Τέσσερις διαφορετικές θερμοκρασίες. Το μέγιστο της καμπύλης μετατοπίζεται σε μικρότερα μήκη κύματος όταν αυξάνεται η θερμοκρασία.
Το φαινόμενο ερμηνεύτηκε πλήρως το 1900, με τις δύο υποθέσεις που διατύπωσε ο Planck.

1. Η ενέργεια των ταλαντούμενων ατόμων δε μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή. Μπορεί να πάρει μόνο διακριτές (κβαντισμένες) τιμές. Οι τιμές της ενέργειας που μπορεί να έχει το ταλαντούμενο άτομο είναι

En = nhf

 όπου n ένας θετικός ακέραιος αριθμός που ονομάζεται κβαντικός αριθμός, f η συχνότητα ταλάντωσης του ατόμου και h μια σταθερά που αργότερα έπαιξε μεγάλο ρόλο στη φυσική και ονομάστηκε σταθερά δράσης του Planck. Η τιμή της βρέθηκε   h= 6,626 x 10 -34

2.  Το ποσό της ενέργειας, που μπορεί να απορροφήσει ή να εκπέμψει ένα άτομο, υπό μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, μπορεί να πάρει μόνο διακριτές τιμές.

Εικ. 7.2 Στο σχήμα δίνουμε μία εικόνα των ενεργειακών σταθμών στις οποίες μπορεί να βρεθεί το άτομο. Αν το άτομο απορροφήσει ένα κβάντο ενέργειας δηλαδή ενέργεια Ε = hf, αυξάνει την ενέργειά του κατά ένα σκαλοπάτι στην κλίμακα των ενεργειακών σταθμών. Αν πάλι το άτομο εκπέμψει ένα κβάντο ενέργειας υπό μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας τότε κατεβαίνει ένα σκαλοπάτι στην ίδια κλίμακα. Όσο ένα άτομο παραμένει στην ίδια ενεργειακή κατάσταση (στάθμη), ούτε εκπέμπει ούτε απορροφά ενέργεια. Τα άτομα, λοιπόν, απορροφούν ή εκπέμπουν ενέργεια όχι συνεχώς αλλά κάνοντας ενεργειακά άλματα.

Advertisements