إشعاع تلقائي

الاشعاع التلقائي هي ظاهرة اشعاع تلقائية تصدر من الذرات أوالجزيئات أوأنوية الذرات عندما تكون في حالة إثارة وتعود إلى حالة طاقة كمومية أقل من حالة الاثارة ويكون الاشعاع في هيئة فوتون أي شعاع كهرومغناطيسي.وتلاحظ تلك الظاهرة كثيرا في حياتنا اليومية وفي الطبيعة، فالأشعة الشمسية وضوء النجوم، ونور المصابيح وضوء الشاشة التلفزيونية، جميع تلك الأنواع من الأشعة هي اشعاع تلقائي. وهذا يختلف عن الاصدار المحفز الذي نعمل على اصداره بالتأثير على الذرات أوالجريئات بموثرات خارجية، مثلما في اصدار الأشعة السينية أوأشعة الليزر.

مقــدمة

عندما تكون الذرة في حالة إثارة أي في مستوي طاقة عال ${\displaystyle \omega$

{\displaystyle E_{2 -E_{1 =\hbar \omega

حيث:

${\displaystyle \hbar$

{\displaystyle \hbar ={\frac {h {2\pi \,

ويكون طور موجة الفوتون عشوائيا ويمكن حتىقد يكون في أي اتجاه، بعكس ما يحدث في حالة الإشعاع المحفز. ويوضح الرسم أسفله ثلاثة مراحل الإصدار من اليسار إلى اليمين.

بافتراض حتى عدد الذرات المثارة ${\displaystyle N$ ،قد يكون معدل اصدارها للفوتونات :

{\displaystyle {\frac {\partial N {\partial t =-A_{21 N

حيث:

${\displaystyle A_{21$ معدل الإشعاع التلقائي.

و ${\displaystyle A_{21$ هوثابت مميز لهذا الانتنطق بالذات بين الحالتين المثارة والمنخفضة. ويسمى هذا الثابت المعامل A لأينشتاين ووحدته هي 1/ثانية.

وبحل المعادلة السابقة نحصل على :

{\displaystyle N(t)=N(0)e^{-A_{21 t =N(0)e^{-\Gamma _{rad t

حيث:

${\displaystyle N(0)$ عدد الذرات الموجودة في حالة الإثارة المذكورة، ${\displaystyle t$ الزمن

${\displaystyle \Gamma _{rad$ معدل اشعاع ذلك الانتنطق، ووحدته 1/ثالية.

وتتحلل عدد الحالات المثارة طبقا ً للدالة الأسية الطبيعية exp مع الزمن، وهذا مماثل للتحلل في النشاط الاشعاعي. فبعد مرور مدة العمر لهذا الانتنطق ينخفض عدد الذرات التي ما زالت في حالة اثارة إلى 36.8 % (= ${\displaystyle {\frac {1 {e$ ) من عددها الاصلي. ويتناسب معدل الاشعاع ${\displaystyle \Gamma _{rad$ تناسبا عكسيا مع وقت العمر ${\displaystyle \tau _{12$ :