电磁波和原子结构

量子概念

量子力学包括“允许状态”等概念。的定态能源内容完全规定根据它的法律。所示的能态图1都是那样的。一个过渡在这些状态之间，不仅取决于所需精确能量的可用性(例如辐射)，还取决于这种跃迁的量子力学概率。这个概率振子强度，涉及所谓选择规则一般来说，它说明了两种状态(用量子力学术语描述)之间的转换是允许的程度。作为一个例子允许过渡在图1，唯一允许的电子跃迁是那些振动的变化量子数伴随电子激发的变化是正负一或零，但0↔0(零到零)的变化是不允许的。所有的电子态都包括振动和旋转能级，因此，某一特定电子的概率过渡包括可能涉及到的所有振动态和旋转态之间的转换概率。图1当然，能态简图的简化图是否可用分子(多原子结构)——在这种情况下，选择规则相应地涉及更多。选择规则是科学家在发现过程中制定出来的;其目的是系统地阐述它们，以便在一般原理的基础上阐明一个未经实验研究的案例中的适用规则。

吸收而且发射

在穿越物质时，强度光随距离呈指数递减;实际上，对于相同的穿透距离，分数损失是相同的。光的能量损失表现为向介质添加的能量，或称为吸收。介质在某一区域具有弱吸收电磁波谱强烈地吸收另一个。如果介质是弱吸收的，它的分散而吸收可以直接从折射或强度来测量传播光。另一方面，如果它是强吸收的，光甚至不能通过几个波长的穿透。折射或透射的光是如此微弱，以至于在最好的情况下也难以测量。然而，在这种情况下，吸收和色散仍然可以通过研究反射光来确定。这个过程是可能的，因为反射光的强度有一个折射率这在数学上分为色散和吸收。在远紫外线中，它是研究吸收的唯一实用手段，这项研究揭示了关于电子能级和能量的有价值的信息集体能量损失(见下文分子激活)的浓缩材料。

利用高强度和极短持续时间的光束，可以大大促进辐射对物质化学效应的实验研究。这类研究是通过使用激光这是美国物理学家发明的光源Arthur L. Schawlow而且查尔斯·h·汤斯(1958)从应用之一爱因斯坦方程。爱因斯坦提出(基于……细部平衡原则,或微观可逆性)，就像光中分子系统吸收的光量一样场必须取决于光的强度，光的量吗发出同一系统的激发态也必须表现出这种依赖性。在微观可逆性这一极其重要的思想中，可以看到辐射物理效应最引人注目的例证之一。

在任何情况下，基态的吸收概率由分子(或原子)的数量给出，N_我，在这种状态下乘以概率，B_我j，表示从状态的转换我州j而且光强度，我(ν)频率以希腊字母nu为象征，ν;也就是说,N_我B_我j我(ν)。从兴奋基态取决于处于上态的分子(或原子)的数量，N_j，乘以的概率自发发射，一个_j我，到基态加上附加的诱导发射项,N_jB_j我我(ν)，其中B_j我是爱因斯坦证明的一项吗B_我j这和概率有关诱导发射，因此在一般情况下，在任何稳态情况下(光吸收和光发射以相等的速率发生):

有一个完善的理论关系(这里没有提出)之间的量子力学性质一个_j我而且B_我j．一般来说，光强，我(ν)如此之低，以至于右边的第二项可以忽略。然而，在足够高的光强度下，这一项就变得很重要。事实上，如果光强很高，比如激光，诱导发射的概率很容易超过自发发射的概率。

光的自发发射在方向和方向上是随机的阶段．诱导发射方向相同极化而且传播就像入射光一样。如果通过某种方法在上层产生了比下层更大的群体，那么，在适当频率的入射光的刺激下，光强实际上随路径长度而增加，前提是有足够的受激发射来补偿吸收和吸收散射．这种受激发射是激光的基础。实用激光器，比如红宝石激光器或者氦氖激光器工作然而，这是基于三个层次的原则。