Итоги лекции N 15
- Лазер, или оптический квантовый генератор - это устройство, генерирующее когерентные электромагнитные волны за счет вынужденного испускания света активной средой, находящейся в оптическом резонаторе.
- Вынужденное излучение возникает, если на атом, находящийся в возбужденном состоянии с энергией Е2, воздействует фотон с частотой, удовлетворяющей условию: , где Е1 - энергия основного состояния. Вынужденное излучение строго когерентно с вынуждающим излучением.
- Если на уровне Е2 находится больше электронов, чем на уровне Е1, то такое состояние активной среды называют состоянием с инверсией населенности. В этом случае процесс вынужденного излучения будет преобладать над процессом поглощения света.
- Для возникновения лазерного излучения необходимо наличие положительной обратной связи, осуществляемой за счет оптического резонатора. Простейший оптический резонатор состоит из двух плоских зеркал, параллельных друг другу. Активная среда в состоянии с инверсией населенности расположена между этими зеркалами.
- Процесс создания инверсии населенности называется накачкой. Существуют различные виды накачки. В твердых телах и жидкостях используют оптическую накачку. В этом случае для создания инверсии населенности необходимо, по крайней мере, три энергетических уровня атомов активной среды.
- Для всех лазеров характерны следующие особенности излучения:
1) большая временная и пространственная когерентность (время когерентности τ ~ 10-3 с, что соответствует длине когерентности l = с · τ = 105 м;
2) строгая монохроматичность: Δλ ~ 10-11 м;
3) большая плотность потока энергии;
4) очень малое угловое расхождение (от 5·10-4 радиан до 4·10-2 радиан).
- Особенности лазерного излучения находят самое разнообразное применение. Используется как нерезонансное воздействие мощных лазерных пучков на вещество, так и резонансное воздействие на атомы и молекулы, вызывающие различные фотостимулированные реакции.
- С появлением лазеров стало возможным экспериментальное воплощение и дальнейшая разработка голографии. Голография - это способ записи и восстановления волнового поля, основанный на регистрации интерференционной картины, которая образована волной, отраженной предметов, освещаемым источником света (предметная волна), и когерентной с ней волной, идущей непосредственно от источника света (опорная волна).
ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ