Stimulált emisszió - studopediya
A lézer egy kvantum eszköz, ezért először be kell kapcsolnia a problémákra a kvantum optika és megvizsgálja a folyamatokat a felszívódás és icpyckaniya atomok kvantum elektromágneses sugárzás.
Atom lehet a különböző energia állapotok diszkrét energia értékeket E1. E2, és így tovább .. A Bohr államelmélet hívják helyhez. Tény, hogy az egyensúlyi állapot, amelyben az atom létezhet végtelenségig a hiányában a külső zavarok, csak az állam legalacsonyabb energiájú. Ezt az állapotot nevezik elsődleges. Minden más államok instabil. Jellemzően Horny atom lehet ezekben az államokban, csak egy nagyon rövid idő alatt, a megrendelés 10 -8. akkor spontán megy át egyik alsó állam kibocsátásával kvantum fény az elektromágneses sugárzás (fotonok). Ennek gyakorisága határozza meg a feltétel W12 Bohr frekvenciák (a második tétel Bohr itt Planck-állandó).
A kibocsátott sugárzás spontán átmenet az atomok egyik állapotból a másikba az energia E2 senergiey E1 (E1 Néhány energiaszintet atom lakozzék hosszabb - nagyságrendileg 10 -3 s. Ezeket a szinteket úgynevezett metastabil. Daylight atom egy magasabb energiájú állapotba (energiával E2) előfordulhat a rezonancia egy foton abszorbeálása amelynek energiája egyenlő az energia közötti különbség egy atom a végső és kezdeti állapotok. A átmenetek közötti energia szintje az atom nem szükségképpen kapcsolatos abszorpciós vagy emissziós fotonok. Atom lehet vásárolni, vagy adjon el néhány energiájukat, és bemegy egy másik kvantum állapot eredményeként kölcsönhatás más atomok vagy ütközések elektronokat. Ilyen átmenetek nevezzük nonradiative. Ahhoz, hogy magyarázza a megfigyelt a kísérletben a közötti termodinamikai egyensúly az anyag és a kibocsátott (felszívódó), ezek fénykibocsátás A. Einstein 1916-ban, megfogalmazott kiindulási feltétel, hogy a kívül a felszívódás és a spontán sugárzás léteznie kell három, minőségileg különböző típusú kölcsönhatás. Azt javasolták, hogy az átmenet az elektron egy atom a a felső az alacsonyabb energiaszintre előfordulhat hatása alatt a külső elektromágneses mező, amelynek frekvenciája megegyezik a természetes frekvenciája az átmenet. A kibocsátási hívták kénytelen vagy indukált. Indukált emisszió spontán azzal jellemezve, hogy a kölcsönhatás a foton gerjesztett atomot egy másik atommal bocsát ki egy foton azonos frekvenciájú szaporító ugyanabban az irányban. On risynke Az 1. ábra vázlatosan mutatja, lehetséges elrendezései közötti átmenetek államok dvumyaenergeticheskimi atom abszorpciós vagy emissziós kvantum.
1. ábra - Feltételes abszorpciós kép folyamatok (a), a spontán emisszió (b), és a stimulált emisszió egy foton (a)
A nyelv a hullám elmélet ez azt jelenti, hogy az atom kibocsátott elektromágneses hullám egy frekvencia, fázis, polarizáció és terjedési irányát, pontosan ugyanaz, mint az eredeti hullám. Ennek eredményeként a gerjesztett emissziós fotonok által az amplitúdó a hullám terjesztő mértéke egy tápközegben megnövekedik. Szemszögéből a kvantumelmélet, a kölcsönhatás egy izgatott atom egy fotont amelynek frekvenciája megegyezik a átmenet gyakoriságával, van két teljesen azonos foton - iker. Ez ösztönözte kibocsátás a fizikai alapja a lézerek. A nevét az eszközök maguk alkotják az első betű az angol kifejezés: «fénykibocsátás indukált emisszióval» (lézer), ami azt jelenti, „fénykibocsátás indukált emisszióval.”
Tekintsük réteg optikai közeg, amely atomok lehetnek az Államokban az 1. és 2. a energia különbség # 916; E = E2 - E1> 0. Tegyük fel, hogy ez a réteg terjed fény rezonancia tranzitfrekvencia w = # 916; E / Z. Szerint a Boltzmann-eloszlás, használt termodinamikai egyensúlyóproc eed atomok száma az anyag lesz a kisebb energia állapotba 1. Néhány atom lesz található, a felső energiájú állapotba 2 beszerezni a szükséges energiát az ütközések más atomokkal. Jelöljük a lakosság az alsó és a felső szint rendre n1 és n2 Ahhoz, hogy az elektromágneses hullám áthaladó anyag amplifikált réteget kell mesterséges létrehozása feltételeket, amelyek mellett n2> N1. t. e. hozzon létre egy inverz populáció szinten. Egy ilyen táptalaj termodinamikailag egyensúlyi. Az az elképzelés, nem-egyensúlyi környezetekben optikai erősítést először által javasolt szovjet fizikus VA A gyártó 1940-ben 1954-ben, a szovjet tudósok NG Basov, AM Prohorov és azoktól függetlenül az amerikai tudós Townes, stimulált emisszió jelensége, hogy hozzon létre egy mikrohullámú generátor hullámhosszú rádióhullámok # 955; = 1,27 cm. 1964-ben, a fejlesztés egy új elv erősítés és generációs rádióhullámok mindhárom kutató kapta a Nobel-díjat.Kapcsolódó cikkek