结构推理
一组全同原子,它们有两个态k和j,分别有不简并的能级和,
当它们处于一个壁的温度不随时间改变的盒子中,通过考虑原子在两个态的平衡数量证明
这里A和B是Einstein自发辐射系数和受激辐射系数,而。
【正确答案】解设盒子的壁的温度为T,在k和j态的原子数分别为和.令能量度度函数
。
由自发辐射系数A和受激辐射系数B的定义可知,A是单位时间内由的自发跃迁的概率,BI是由的受激跃迁速率.所以单位时间内由态的总跃迁原子数为
因为只有受激跃迁能够发生在由的方向,所以单位时间内由的跃迁原子数为
这里B等于吸收系数.
注意的结果(细致平衡原理),在平衡时
即
(1)
在热平衡时满足Boltzmann分布,这样有
(2)
由式(1)和式(2)可得
最后,由Planck给出的关于黑体辐射的公式
可得
【答案解析】