cm)
Afényforrásokegyik nagy csoportjátaz ún. termikusfényforrások adják, ame lyeknéla test magas hőmérséklete miatt a kibocsátott elektromágneses sugárzásban látható fényisvan. A tárgyakugyanis minden hőmérsékletensugároznak. Akisugárzott k elektromágneses hullámok egy nagyon széles
hullámhossztartományon oszlanak el, a távoli IR-től a láthatónkeresztülazUV-ig.A 33.ábra az abszolút feketetest sugárzási spektrumát mutatjakülönböző hőmérsékleteken. Teljesül a következőkét törvény: 1. A kisugárzott energia (amit a színképalatti terület ad meg)a hőmérséklet negyedik hatványával arányos. Ezt mutatja a görbékemelkedése ahőmérséklet növekedésé
vel.2. A hőmérsékletemelkedésévelaszínkép a rövidhullámokfelé (nagyfotonenergiák felé) toló dik el,úgy, hogy a színkép maximumához tar
tozóA-max hullámhosszés a hőmérséklet szorza ta állandómarad
Az ábra jól mutatja aspektrumok hőmérséklettől való függését. Aláthatófény
nek megfelelő tartományt satírozással jelöltük Atermikus sugárzók által kibocsátott fény jelentős része az IR tartományba esik Látható fény emissziója csak magasabb hőmérsékleten figyelhető meg, alacsonyabb hőmérsékleten csak IR sugárzás keletke zik. A kisugárzott energiát a testtermikus energiája fedezi. Meg kell itt említeni, hogy a 33. ábránlátható sugárzási spektrumokelméleti értelmezése vezetett a modem kvan tumfizika kialakulásához. Planck 1900-banmegjelent dolgozatában írta le az elektro
mágneseshullámot kibocsátóoszcillátor kvantáltságát, azazazt a tényt, hogyaz oszcil látor E energiájanemvehetfel tetszőleges értéket, csakegy állandó h mennyiségnekaz egészszámútöbbszörösét,aholha Planck féleállandó, a v egészszám pedig az oszcil látor rezgésszáma. .
Ezzela feltételezéssela 33. ábránbemutatott kísérletilegmért spektrumokelmé leti úton is kiszámíthatók. Ezenelméletfontosságamellett a termikus sugárzókazért jelentősek, mert korábbana fényforrások döntő többségét adták, demég napjainkban is
széleskörbenalkalmazzák őket (izzólámpák), bár a láthatófény kibocsátásának hatásfoka igen kicsi.
A klasszikus fényforrások másik nagy csoportjaa hidegsugárzók. Ez aztjelenti, hogy alacsony hőmérsékleten a sugárforrás részecskéi nagy energiájúfotonokat sugá roznak ki. A részecskék (atomok, ionok vagy molekulák) valamilyen módon energiát vesznek felakörnyezetüktől, majd rövid idő múlvakisugározzákazt fény formájában.
A mikrorendszerek kvantáltanvehet nekfel energiát és csak adottértékkel változtathatják meg energiájukat. A 34. ábrán két egymástól különböző részecske lehetséges energiaértékét tüntettük fel úgy, hogy a függőleges skálánberajzoltuk a részecskék lehet séges energiaértékét és egy-egy víz
szintes vonallal jelöltük ezeket a le hetséges állapotokat. Sokszornem az E energiaértékekkel számolnak és jellemzik grafikusan a mikrorend
szereket, hanem az energiának egy konstans számmal szorzott értékével,az úgynevezetttérmértékkel. Ennek a mennyi
ségnek a mértékegysége 1/cm, ígya termek különbsége (ami arányos az energiaértékek különbségével) közvetlenüla közöttük lehetségesátmenetekheztartozó fény hullámhosz- szávalhozhatókapcsolatba.Azarányosságpontos ismeretében hol az energianívókról, hol a termnívókról beszélnek, amitmi is felváltva teszünk a következőkben.Ezek a termrendszerek minden anyagra jellemzően különböznek egymástól. A legalsó Eq
energiájú szintet alapállapotnak nevezzük, mivel energiafelvétel nélkül ebben az álla
potban találhatók tartós ideig a részecskék, ahonnét csak energiafelvétellel, mégpedig a kétenergianívó közöttiEn-Eo energiakülönbségnek megfelelő energia felvételével ke
rülhetnek felsőbb energiájú állapotba, felsőbb termre.
35.ábra
Az ábrán felfele mutató nyilak jelölik ezeket a külső hatással kikényszerített gerjesztéses átmeneteket. A nyilak hossza az átmenethezszükségesenergiával arányos.
A felfele irányuló kényszerített átmenet során teháta részecske energiát nyel el, ab
szorbeál, és a stabilis alapállapotból labilis geijesztett állapotba kerül. Ebbőla felsőbb labilis állapotból egybizonyostátlagos idő után, minden külső behatás nélkül a ré
szecskék visszajutnak azalapállapotba, miközben a szintekközötti energiák különbsé
gét kisugározzák. A minden egyes részecskére és energiaszintre jellemző t időtaz adottgerjesztettállapot élettartamának hívják.Ez a visszafele valóátmenetspontán jön létre,annak megfelelően,hogyatermészetbenlétezik egy olyan törvény, amely szerint bármely rendszer a legalacsonyabb energiájú állapotba igyekszik, s ebben nagyon hosszú ideig tartózkodhat. Az átmenetnélkisugárzott foton energiájaakétszint ener
giakülönbségétőlfügg,és ha előzetesen megtörtént a felfele való átmenetet biztosító energiafelvétel, amitabszorpciónak,gerjesztésnek vagy pumpálás
nak nevezünk,akkorfüggetlenüla sugárzó hőmér
sékletétől, az energiaszintek által meghatározott energiájú foton,azaz ennekmegfelelő színű fény emissziója jön létre. A 33.ábramutatja, hogy látha tó fény termikus kisugárzásacsak magas hőmér sékleten jön létre és azzalegyidőben a sugárforrás nagy mennyiségű hősugárzást bocsátki.A35.ábrán egy három szintes termrendszerrel jellemezhető hidegsugárzó energiaszintjeit és köztük a lehetsé
ges átmeneteket rajzoltuk fel. Amennyiben az E2-Ej és Ej-Eq és E2-E0energiakülönbségek alátható
tartománynak felelnek meg, akkor eza rendszer csak ezt aháromféle látható fotont su
gározza,és hősugárzás egyáltalán nincs.
A hidegsugárzás az ún. lumineszcencia sugárzás, amelyneknagyon sokfajtája van. Amennyiben a gerjesztés fényelnyeléssel történik, akkor a jelenség foto- lumineszcencia. Gyakran történik gerjesztés úgy, hogy elektromos kisülésben felgyorsult elektronok ütköznek a világításra képes részecskékkel, átadják azoknak kinetikusenergiájukat, létrejön afelsőbb szintrevaló átmenet, majd, a gerjesztésután, lejátszódik a hideg fényemisszió. Ez a sugárzási mechanizmus valósul meg a reklámcsövekben és fénycsövekben. Az utóbbiakban a belső gáztérben lévő Hg atomok elektrolumi-neszcencia révén UV fotonokat is kibocsátanak, s ezt úgy transzformálják látható fénnyé, hogy a cső falát bevonják olyan anyaggal, amelyelnyeli az UV fényt, és látható fényt (fotolumineszcencia) emittál. Több állat világít (szentjánosbogár, mélytengeri halak, stb.) úgy, hogy bizonyos vegyi folyamatoknál felszabaduló energiával geijesztik a világítómolekulákat, s azokfényt sugároznak ki.
Ezeknek a bio- ill. kemolumi
neszcencia folyamatoknak a fényhatásfoka igen nagy, közel 100%.
Mind a termikus, mind a hidegsugárzásnak a következő na
gyon lényeges tulajdonságai van nak: A sugárzó részecskék között nincs semmilyen kapcsolat,egymástólteljesen függetlenül sugároznak, tehát akisugár zott elemi fényhullámok között nincs semmilyen csatolás.A 36. ábrán azelmondottak szemléltetésére fehér körökkel sugárzásraképes geijesztett részecskéket tüntettünk fel.
Azegymástól térben távollévő A és B részecskékkisugároznakegy-egy elemi hullá mot, amelyeka külsőP pontba jutnak.Mivel akisugárzás véletlenszerű volt, P-ben a két hullám teljesen véletlenszerű módon találkozik, nincs semmilyenelőrevárható fá
zisviszony, vagy polarizáció-kapcsolat közöttük. A fényforrás többi pontjából érkező fényhullámok hasonló rendezetlenségben találkoznak.Tehát atér bármely P pontjában az elemi hullámok zajszerűösszevisszaságban találkoznak. Ennek a sugárzási tér ren dezetlenségnek azakövetkezménye, hogy akoherenciafok kicsiny, afénynempolari zált. Mivel ezáltalábanfennállmindenklasszikus fényforrásra, ezért ezeket a fényfor
rásokat nemkoherensfényforrásoknak nevezzük.