Под спонтанным излучением или спонтанным испусканием понимается процесс самопроизвольного испускания электромагнитного излучения квантовыми системами (атомами, молекулами) при их переходе из возбужденного состояния в стабильное состояние.
Примерно так трактует спонтанное излучение Википедия, ну и, естественно, все научное сообщество. О причине спонтанного излучения ученые рассуждают так:
“Процесс спонтанного излучения невозможно объяснить с точки зрения позиций первоначальной версии квантовой механики, где имело место квантование уровней энергии атома, но не было квантования электромагнитного поля. Возбужденные состояния атомов представляют собой точные стационарные решения уравнения Шредингера. Таким образом, атомы должны оставаться неограниченно долго в возбужденном состоянии. Причиной спонтанного излучения является взаимодействие атома с нулевыми колебаниями электромагнитного поля в вакууме. Состояния атома перестают быть стационарными в результате воздействия составляющей нулевых колебаний с частотой, равной частоте испускаемого кванта”.
Как видим, наука полагает, что спонтанное излучение это самопроизвольное действие, но все-таки не слишком самопроизвольное, ибо для него нужны внешние нулевые колебания электромагнитного поля в вакууме. Не будь этих нулевых колебаний и расхристанности самопроизвольным действиям приходит конец. И главное они спасают теорию Шредингера. Если бы этих нулевых колебаний не было, то все возбужденные состояния атомов были бы очевидно стационарными. А нынешние стационарные состояния стали бы еще стационарнее. Почему получается такая абракадабра? А очень просто. Нет более-менее приличной модели атома и фотона.
С моделью Шредингера можно работать только за пределами здравой логики, куда ученые загнали квантовую механику, с виртуальными математическими образами, которые существуют только в головах ученых. Явным образом в природе ничего этого нет.
Приходится работать с моделью Бора, а она не полна. Частично она верна, но не до конца построена. Уж не знаю, почему, но при построении модели атома учитывались только силы притяжения между ядром и электроном, инерционность электрона и квантовая способность излучать и поглощать ускоряющимся электроном кванта. Почему не учитывалась магнитная составляющая ядра? Не знали и не знают ничего об опытах Кауфмана? Да движущийся электрон никак не может упасть на ядро. Вблизи ядра огромная напряженность магнитного поля, она уведет электрон в сторону. Земля благодаря своему магнитному полю много чего уводит от прямого попадания на себя. Как устроен атом с учетом магнитного поля ядра, описано в статье “Устройство атома”. С этой точки зрения мы и посмотрим на процесс спонтанного излучения.
1, 2, 3, 4 – положение электрона, 5, 6, 7 – фотоны.
На рисунке 1 показано, по какой траектории движется электрон в атоме в стационарном режиме. На электрон в атоме все время действуют три силы.Fэ – сила притяжения положительно заряженным ядром отрицательного электрона, Fф – сила притяжения обменного фотона (центростремительного или гравитационного – как угодно) и Fм – сила магнитного поля ядра (Кауфман).
В точке 1 силы фотона и электрического поля ядра тянут электрон к ядру, но магнитное поле ядра все время пытается изменить траекторию электрона в сторону. В точке 2 на электрон действует сила притяжения только электрическая, так как фотон был поглощен в точке 1, и если бы не было никаких других сил, то электрон летел бы прямо по инерции. И в тоже время в точке 2 возросло магнитное поле, которое и направило электрон в точку 3.
В точке 3 процесс повторяется и так далее. Если параметры сил и в особенности фотона таковы что электрон после всех циклов попадет после облета ядра снова строго в точку 1 (Рис. 2) с такими же параметрами взаимодействия с фотоном, то этот уровень следует считать стационарным.
Из статей “О кванте подробно” и “О фотоне подробно” можно узнать, что квант это примерно 1/1041 часть электрона. То есть размер кванта на много меньше размера электрона. Фотон состоит из квантов и даже если в нем будет миллиард квантов, то он тоже будет много меньше электрона. Взаимодействие фотона и электрона происходит только в том случае, когда фотон, движущийся прямо, попадает в электрон или, скажем осторожнее, в его эффективное сечение. Это значит, что на стационарной орбите фотон должен не только попадать в электрон, но и попадать в одно и то же место на нем (Рис. 3). Такой фотон назовем номинальным.
Если обменный фотон будет попадать в точку а, то эта связь между ядром и электроном будет существовать вечно, естественно, при отсутствии внешних возмущений. Путь фотона в атоме 1-о-5, а путь электрона 1-2-3-4-5. Энергия обменного фотона зависит в некоторой степени от режима входа электрона в точку 1. В точке 1 действуют определенные силы электрические и магнитные, которые в зависимости от скорости электрона заставят его генерировать фотон соответствующей энергии. Если суммарное время генерации (tизл), распространения (2tраспр) и поглощения (tпогл) фотона будет равно времени движения электрона от точки 1 до точки 5, то фотон попадет в точку а электрона.
Но может случиться так, что при несколько другой входной скорости электрона в точку 1 эти же силы сформируют фотон другой энергии: большей или меньшей энергии в зависимости от номинальной, при которой он попадает в точку а. В этом случае время генерации и поглощения будут больше или меньше номинальных времен. Может получиться так, что время движения фотона от 1 до 5 будет несколько больше или меньше времени движения электрона от точки 1 до точки 5. В этих случаях точка встречи фотона и электрона сдвинется на электроне в сторону линии ос или линии ob. Чем больше обменный фотон отличается по энергии от номинального фотона, тем дальше сдвигается точка взаимодействия по электрону от точки а. Такой сдвиг происходит на такую же величину в каждом цикле обмена. Сколько таких циклов обмена электрона мы не знаем, особенно во много электронных атомах.
С каждым оборотом электрона сдвиг все увеличивается и увеличивается и, в конце концов, наступает момент, когда фотон пролетит мимо электрона, не взаимодействуя с ним.
Это и есть акт спонтанного излучения фотона атомом.
Такое излучение ничем не провоцируется извне и нам кажется, что атом излучил фотон без видимой причины.
Примеров таких излучений много. Как пишет Википедия:
1. Флуоресценция – “Это физическое явление, суть которого заключается в кратковременном поглощении кванта света флюорофором (веществом, способным флюоресцировать) с последующей быстрой эмиссией кванта, который имеет свойства, отличные от исходного”.
Мы не будем в этой статье анализировать физику этого явления, только отметим, что последующее излучение происходит относительно быстро.
2. “Фосфоресценция – это особый тип фотолюминесценции. В отличие от флуоресцентного, фосфоресцентное вещество излучает поглощенную энергию не сразу”.
Здесь излучение может длиться несколько часов. Дальше идет путаное объяснение, почему так.
Есть еще множество видов таких излучений: люминесценция, хемолюминесценция, биолюминесценция и т.д. Да разогретый до красна кусок железа спонтанно излучает фотоны видимого, инфракрасного и других видов спектра. Но нигде нет внятного описания физической сущности этих явлений.
Если же рассматривать эти явления с точки зрения квантовой модели атома, то все становится очевидным. Мало того можно предположить, что такие квазистационарные состояния атомов очень распространенное явление. Если обменный фотон отличается от номинального фотона на 1 квант, то возможно, что этот электрон будет существовать на данном уровне миллионы или миллиарды лет. Это можно просчитать, все данные можно получить, но я не умею это сделать.
Так как после излучения фотона электрон переходит на более быстрый уровень, то есть ближе “прижимается” к ядру, то можно предположить, что именно так эволюционно формировались атомы. Это предположение подтверждается наличием ионов.
