6.2 Спонтанное излучение и откуда берётся свет

Главная ／ Глава 6: Квантовая область

Единый механизм: накопить → сформировать пакет → излучить
Любой акт свечения сводим к трём стадиям.

• Накопление энергии. Атомы, молекулы, твёрдые тела и плазмы хранят энергию в более или менее «натянутых» конфигурациях. Нагрев, электрическое ускорение, сфокусированные столкновения и химические реакции поднимают конфигурацию и создают запас натяжения (возбуждённые, ускоренные, ионизованные состояния).
• Формирование пакета (преодолеть порог выпуска). Когда внутренняя фаза входит в «готовую» область, а микровозмущения моря энергии (Energy Sea) слегка подталкивают, система пересекает дверцу выпуска и упаковывает когерентную оболочку натяжения — световой пакет, распространяющийся как волна. Ключевое: формирование порогово. Ниже порога «полпорции» не течёт; на пороге рождается целый пакет — источник дискретности на стороне источника.
• Испускание и распространение (пройти порог пути). Дальность определяет порог пути: качество когерентности, частота в прозрачном окне, совпадение ориентации/канала. Условия выполнены — пакет уходит далеко; нет — поглощается, теплотизуется или рассеивается возле источника. При встрече с приёмником (электрон, молекула, пиксель) действует порог замыкания: лишь преодолев его, событие считается поглощением/вторичным испусканием; дверца неделима — детектирование идёт пакет за пакетом (дискретность на стороне приёмника).

Итог: порог формирования задаёт «как излучаем», порог пути — «как далеко идём», порог замыкания — «как принимаем». Эта цепочка порогов связывает волновое распространение с «поштучным» учётом.

Почему излучение бывает «спонтанным»

• Возбуждённые состояния затратны: поднятая конфигурация более натянута и стремится спуститься, когда фаза приближается к области выпуска.
• Море всегда шумит: широкополосные микро­флуктуации непрерывно «стучат в дверь».
• Попадание в фазу открывает дверь: готовая фаза + лёгкий толчок → порог пройден → пакет вышел.
• Вынужденное излучение лишь снижает порог: внешняя синфазная волна фиксирует фазу и опускает дверцу; многие выпуски уходят строем (лазер).
  Итак, спонтанность = возбуждённое состояние + шум фона + порог выпуска в совместии, а не волшебство.

Основные «источники света» (по физической причине)
Все они следуют схеме накопить → сформировать → излучить, различаясь тем, как собирается запас, как берётся порог и каким каналом идёт пакет.

1. Линейчатое излучение (переходы атомов/молекул)
   • Запас: поднятые электронные конфигурации (возбуждение, захват после ионизации).
   • Формирование: фаза в эмиссионной области; шум подталкивает; возникает когерентный пакет; частота привязана к внутреннему ритму.
   • Испускание: почти изотропно; ширина линии определяется временем жизни (короче → шире) и декогеренцией среды (столкновения, шероховатость поля).
   • Задержки (флуоресценция/фосфоресценция): метастабильные ловушки дольше держат дверцу закрытой; возникают задержки и конкуренция каналов.
2. Тепловое излучение (чёрное/квази-чёрное тело)
   • Запас: бессчётные микропроцессы обменивают энергию в приповерхностном слое.
   • Формирование: бесчисленные мелкие пакеты многократно перерабатываются на шероховатых границах и статистически чернеют.
   • Испускание: спектр задаёт температура; направления почти изотропны; когерентность мала; эмиссивность и поляризация зависят от напряжения/шероховатости поверхности.
3. Излучение ускоренных зарядов (синхротрон/кривизна, тормозное)
   • Синхротрон/кривизна: заряды на изогнутых траекториях непрерывно формируют и сбрасывают пакеты — сильная направленность, поляризация, широкий спектр.
   • Тормозное: резкое замедление в кулоновском поле переписывает локальную напряжённость и выбрасывает широкополосный пакет; особенно сильно в плотных/высоких Z средах.
4. Рекомбинационное излучение (захват свободного электрона)
   • Запас: ионный «карман» ловит электрон и переходит из более натянутого в более «экономичный» режим.
   • Формирование/выброс: энергетическая разность берёт порог — пакет выходит.
   • Подпись: чёткие серии линий — «неоновые вывески» туманностей и плазм.
5. Аннигиляция (развязывание встречных намоток)
   • Запас: устойчивые, противоположно намотанные структуры встречаются и развязываются.
   • Формирование/выброс: запас почти полностью превращается в две встречно бегущие пачки (узкополосные, парно направленные), напр. знаменитые 0,511 МэВ.
6. Излучение Черенкова (конус фазовой скорости)
   • Запас: заряд бежит быстрее фазовой скорости в среде.
   • Формирование/выброс: фаза разрывается на конусе; упаковывается голубое свечение; угол задаёт фазовая скорость.
   • Канал: частный случай — порог пути устойчиво превышен.
7. Нелинейные и смешанные процессы (конверсия, сумма/разность, Раман)
   • Запас: внешние оптические поля несут энергию; нелинейность её перераспределяет.
   • Формирование/выброс: при фазовом согласовании и выверенном канале формируется пакет новой частоты (вынужденный или спонтанный); направленность и когерентность сильно зависят от геометрии и «натяжения» материала.

Как возникают три «внешности»: ширина линии, направленность, когерентность

• Ширина линии: короткие жизни не дают «доточить» частоту → линия шире; шумная среда (столкновения, грубые поля) быстрее декагерирует и расширяет.
• Направленность/поляризация: задаются ближнеполевой геометрией и градиентами напряжённости. Свободные атомы излучают почти изотропно; в магнитных полях, в коллимирующих каналах и у границ излучение формуется в сильно направленное и поляризованное.
• Когерентность: одиночный выброс когерентен; многократная переработка ведёт к малой когерентности (тепловой свет); фазовая «сцепка» при стимулировании может довести её до предела (лазер).

Не каждое возмущение становится дальнобойным светом: фильтрует порог пути

• Недостаточная когерентность: оболочка распадается при рождении, пакет не бежит.
• Неверное окно: частота попадает в полосы сильного поглощения и гаснет у источника.
• Канальный рассинхрон: без низкоимпедансного коридора или при неверной ориентации энергия быстро рассеивается.
  Чтобы уйти далеко, нужны чистая оболочка + частота в окне + согласованный канал.

Согласование с известными теориями

• Коэффициенты A/B Эйнштейна: в EFT спонтанность = «удары шума + порог выпуска», стимуляция = «фазовая сцепка + сниженный порог».
• Квантовая электродинамика: точно считает взаимодействия квантов поля; EFT добавляет материальную карту формирование → путь → замыкание, объясняя почему дискретно, почему распространяемо и почему детектируемо.
• Классическая электродинамика («ускоренный заряд излучает»): в языке EFT рельеф напряжённости непрерывно переписывается → непрерывная пакетогенерация и сброс.

В заключение

• Спонтанное излучение = возбужденное состояние, подтолкнутое фоновым шумом, проходит порог и выбрасывает пакет.
• Свет приходит пакетами из-за порогов формирования (источник) и замыкания (приёмник).
• Откуда свет: линии, тепловое, синхротрон/кривизна, тормозное, рекомбинация, аннигиляция, Черенков, нелинейная конверсия — одна и та же трёхшаговая рецептура, поданная по-разному.
• Ширина–направление–когерентность определяются временем жизни, средой, геометрией и напряжённостью.
• Не всякое возмущение даёт дальний свет: чистый пакет + частота-в-окне + канальное согласование — обязательны.

В одном предложении: свет — это упакованная в море волна; дискретность задают пороги — источник задаёт цвет, путь формует форму, дверца решает приём.