Лазеры
18 Дек 2013
Возможны процессы, при которых поток излучения, проходя через вещество, будет не ослабляться, но усиливаться. Подобные процессы реализуются в приборах, получивших название квантовых усилителей и квантовых генераторов.
Квантовые генераторы, излучающие в диапазоне видимого и инфракрасного излучения, получили название лазеров
В лазере усиление света производится излучением, индуцированным светом, проходящим сквозь вещество.
Рассмотрим условия, при которых такое усиление возможно. Для определенности возьмем в качестве рабочего вещества атомарный газ, так что элементарными поглотителями и излучателями световых квантов будут свободные атомы.
Обозначим через 1 и 2 энергетические уровни атома, переход между которыми отвечает частоте усиливаемого излучения v, так что E1-E2=/hv. Остановимся только на тех переходах, которые реализуются при взаимодействиях с излучением. Переход 1 à2 может произойти только при поглощении фотона, т. е. в результате взаимодействия между атомом и проходящим потоком излучения. Что же касается перехода 2 à1, связанного с излучением фотона, то он может происходить спонтанно (независимо от действия излучения) и индуцирование (т. е. в результате воздействия проходящего потока излучения).
Можно доказать, что при данной плотности потока излучения частоты v вероятность перехода 1 à2 равна вероятности индуцированного перехода 2 à 1 ).
Если бы спонтанное излучение отсутствовало, то это означало бы, что равновесие между излучением и газом возможно при равном числе атомов в состояниях 1 и 2: N2 – N1 Наличие спонтанного излучения означает добавочную возможность переходов 2 -> 1, так что равновесие возможно только при N2 > N1 , что всегда имеет место при термодинамическом равновесии изолированных систем.
При спонтанном излучении фотон имеет произвольное направление вектора импульса. Фотон индуцированного излучения имеет то же направление, что и фотон, вызвавший его появление. Более того, эти фотоны когерентны — в данной точке пространства и в данный момент времени фазы их волн почти в точности равны между собой (конечно, с точностью до целого числа 2л).
Если речь идет об усилении направленного потока излучения, то из сказанного следует, что интерес представляет лишь индуцированное, но не беспорядочное спонтанное излучение. Усиление проходящего через вещество потока излучения будет тем больше, чем больше будет число индуцированных переходов 2 _à 1 (это число пропорционально числу атомов в состоянии 2, т. е. N%) и чем меньше будет поглощение, т. е. число переходов 1 à2 (это число пропорционально NJ. Большое число спонтанных переходов нежелательно, так как спонтанное излучение, не усиливая проходящего потока, уменьшает ЛГ2 и увеличивает Nj.
Следовательно, условие, при котором можно достигнуть усиления проходящего через вещество излучения, состоит в следующем:
Населенность уровня 2 должна быть больше населенности уровня 1, т. е. N2 > N1
Похожие записи :
Уменьшение интенсивности света в результате взаимодействия световой волны с электронами вещества называется поглощением. В результате этого взаимодействия энергия волны затрачи ...
Зависимость абсолютного пок. Преломл. От частоты света экспереент обнаружена в серии о. Ньютона. Он показал что при прохождении через призму немонохромотич. Белого света, на эк ...
Под поглощ света понимают превращ энергии свет волны из электромагн формы во внутр энергию (тепловую) среды, в которой проходит волна. Поглощ света описывается законом Бугера: ...
Фотометрия – раздел оптики, занимающийся измерением интенсивности света и его источников. Для прикладной светотехники важно определить как объективные энергетические величины, ...
Поглощение фотонов молекулами вещества может привести и некоторых случаях и к химическим превращениям. Эйнштейн и 1905 г. указал, что при таких фотохимических превращениях пеще ...
Отзывов нет
No comments yet.
К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.