Parallel edition

On a Heuristic Point of View Concerning the Generation and Transformation of Light

By A. Einstein · Annalen der Physik (4) 17, 132–148 (1905).

Deutsch

[p. 132]
Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt;

English

On a Heuristic Point of View Concerning the Generation and Transformation of Light

Deutsch

[p. 132]
von A. Einstein.

English

by A. Einstein

Deutsch

[p. 144]§ 7. Über die Stokessche Regel.

English

§ 7. On Stokes’s rule.

Deutsch

[p. 144]Es werde monochromatisches Licht durch Photolumineszenz in Licht anderer Frequenz verwandelt und gemäß dem eben erlangten Resultat angenommen, daß sowohl das erzeugende wie das erzeugte Licht aus Energiequanten von der Größe (R/N)βν(R/N) \beta \nu bestehe, wobei ν\nu die betreffende Frequenz bedeutet. Der Verwandlungsprozeß wird dann folgendermaßen zu deuten sein. Jedes erzeugende Energiequant von der Frequenz ν1\nu_1 wird absorbiert und gibt — wenigstens bei genügend kleiner Verteilungsdichte der erzeugenden Energiequanten — für sich allein Anlaß zur Entstehung eines Lichtquants von der Frequenz ν2\nu_2; eventuell können bei der Absorption des erzeugenden Lichtquants auch gleichzeitig Lichtquanten von den Frequenzen ν3\nu_3, ν4\nu_4 etc. sowie Energie anderer Art (z. B. Wärme) entstehen. Unter Vermittelung von was für Zwischenprozessen dies Endresultat zustande kommt, ist gleichgültig. Wenn die photolumineszierende Substanz nicht als eine beständige Quelle von Energie anzusehen ist, so kann nach dem Energieprinzip die Energie eines erzeugten Energiequants nicht größer sein als die eines erzeugenden Lichtquants; es muß also die Bezeichnung gelten:RNβν2≦RNβν1\frac{R}{N} \beta \nu_2 \leqq \frac{R}{N} \beta \nu_1Gas constantAvogadro's numberSpectral constant BFrequency of the emitted lightFrequency of the absorbed lightExplain this equation oderν2≦ν1.\nu_2 \leqq \nu_1 .Frequency of the emitted lightFrequency of the absorbed lightExplain this equation Dies ist die bekannte Stokessche Regel.

English

Let monochromatic light be transformed by photoluminescence into light of a different frequency, and, in accordance with the result just obtained, let it be assumed that both the generating and the generated light consist of energy quanta of magnitude (R/N)βν(R/N) \beta \nu, where ν\nu denotes the frequency in question. The transformation process is then to be interpreted as follows. Each generating energy quantum of frequency ν1\nu_1 is absorbed and — at least when the distribution density of the generating energy quanta is sufficiently small — by itself alone gives rise to the production of a light quantum of frequency ν2\nu_2; possibly, in the absorption of the generating light quantum, light quanta of frequencies ν3\nu_3, ν4\nu_4, etc., as well as energy of other kinds (e.g., heat) may also arise at the same time. Through what intermediate processes this final result comes about is immaterial. If the photoluminescent substance is not to be regarded as a permanent source of energy, then by the energy principle the energy of a generated energy quantum cannot be greater than that of a generating light quantum; the following relation must therefore hold: RNβν2≦RNβν1\frac{R}{N} \beta \nu_2 \leqq \frac{R}{N} \beta \nu_1Gas constantAvogadro's numberSpectral constant BFrequency of the emitted lightFrequency of the absorbed lightExplain this equation or ν2≦ν1.\nu_2 \leqq \nu_1 .Frequency of the emitted lightFrequency of the absorbed lightExplain this equation This is Stokes’s well-known rule.

Deutsch

[p. 144]Besonders hervorzuheben ist, daß bei schwacher Belichtung die erzeugte Lichtmenge der erregenden unter sonst gleichen Umständen nach unserer Auffassung der erregenden Lichtstärke proportional sein muß, da jedes erregende Energiequant einen Elementarprozeß von der oben angedeuteten Art verursachen wird, unabhängig von der Wirkung der anderen erregenden Energiequanten. Insbesondere wird es keine untere Grenze für die Intensität des erregenden Lichtes geben, unterhalb welcher das Licht unfähig wäre, lichterregend zu wirken.

English

It is especially to be emphasized that with weak illumination, other circumstances being equal, the quantity of light generated must according to our conception be proportional to the intensity of the exciting light, since each exciting energy quantum will cause an elementary process of the kind indicated above, independently of the action of the other exciting energy quanta. In particular, there will be no lower limit for the intensity of the exciting light below which the light would be incapable of exciting light.

Deutsch

[p. 145]Abweichungen von der Stokesschen Regel sind nach der dargelegten Auffassung der Phänomene in folgenden Fällen denkbar:
1. wenn die Anzahl der gleichzeitig in Umwandlung begriffenen Energiequanten pro Volumeneinheit so groß ist, daß ein Energiequant des erzeugten Lichtes seine Energie von mehreren erzeugenden Energiequanten erhalten kann;
2. wenn das erzeugende (oder erzeugte) Licht nicht von derjenigen energetischen Beschaffenheit ist, die einer „schwarzen Strahlung“ aus dem Gültigkeitsbereich des Wienschen Gesetzes zukommt, wenn also z. B. das erregende Licht von einem Körper so hoher Temperatur erzeugt ist, daß für die in Betracht kommende Wellenlänge das Wiensche Gesetz nicht mehr gilt.

English

According to the conception of the phenomena set forth here, deviations from Stokes’s rule are conceivable in the following cases:
1. when the number of energy quanta per unit volume simultaneously undergoing transformation is so large that an energy quantum of the generated light can receive its energy from several generating energy quanta;
2. when the generating (or generated) light does not have the energetic character belonging to a “black radiation” within the range of validity of Wien’s law, that is, when, e.g., the exciting light is produced by a body of so high a temperature that Wien’s law no longer holds for the wavelength in question.

Deutsch

[p. 145]Die letztgenannte Möglichkeit verdient besonderes Interesse. Nach der entwickelten Auffassung ist es nämlich nicht ausgeschlossen, daß eine „nicht Wiensche Strahlung“ auch in großer Verdünnung sich in energetischer Beziehung anders verhält als eine „schwarze Strahlung“ aus dem Gültigkeitsbereich des Wienschen Gesetzes.

English

The last-mentioned possibility deserves particular interest. For according to the conception developed here it is not ruled out that a “non-Wien radiation”, even at great dilution, behaves energetically differently from a “black radiation” within the range of validity of Wien’s law.

Deutsch

[p. 148]
Bern, den 17. März 1905.

English

Bern, 17 March 1905.

Deutsch

[p. 148]
(Eingegangen 18. März 1905.)

English

(Received 18 March 1905.)