Поглощ.,спонтан. и вынужд. излуч-я. Инверсная заселенность энерг. Уровней и способы ее получения.
Поглощ.,спонтан. и вынужд. излуч-я. Инверсная заселенность энерг. Уровней и способы ее получения. - раздел Электроника, По идее Максвелла изменяющееся магн. поле является порождением вихревого эл. поля, а это поле создаёт индукционный ток Если На Атом Обладающий Энергией EM ,воздействует Фотон С Энергией...
Если на атом обладающий энергией Em ,воздействует фотон с энергией hn=En-Em, то атом поглощает фотон и переходит в состояние с энергией En.В этом состоит сущность поглощения.Находящийся в возбужденном состоянии атомможет самопроизвольно перейти на более низкий энергетический уровень.Пребывание в возбужденном состоянии имеет продолжительность t~10-8c.Переход в нормальное состояние сопровождает ся излучением кванта энергии –фотона.это излучение назв.спонтанным.Поляризация и фаза такого излучения непредсказуема, а значения частот лежит в интервале .Потому что время нахождения атома в возбужденном состоянии конечно и энергия определяется в интервале который может быть найден из соотношения неопределенностей Гейзенберга
Þи.- есстественная ширина спектральной линии,она соответствует значению .
Ударное уширение – соударение возбужденных атомов уменьшает время их пребывание в возбужденном состоянии.Доплеровское уширение- следствие движения возбужденных атомов в различных направлениях и с различными скоростями, что вызывает изменение частоты излучения.Если на возбужденный атом действует фотон с энергией hn=Еn-Em , то это приводит к переходу атома на более низкий уровень с испусканием такого же фотона, который обладает такой же энергией и движется в том же направлении. Если в веществе вынужденное излучение преобладает над поглощением то проходящий свет усиливается. 2 фотона образующиеся в одном акте индуцированного излучения вызовут излучение уже 2-х атомов, после чего 4 фотона-4-х атомов и т. д. Такое вещество обладает отрицательным поглощением.
Метод оптической накачки
Мощное излучение с частотой n31 =(E3-E1)/h и более переводит атомы на возбужденный уровень. Переход атома в нормальное состояние происходит посредством двух переходов: E3 в Е2 и Е2 в Е1. Переход Е3 в Е2 происходит без излучения, избыточная энергия передается окружающим частицам. Переход Е2 в Е1 сопровождактся излучением.>>. Получаетсся состояние при котором на 2 уровне атомов больше чем на 1-ом, т.е. создается инверсная заселенность уровней Е2 и E1
Накачка при помощи эл-кого разряда применяется для получения инверсной заселенности в газах.
60.Принцип работы квант. генератора. Порог генерации. Добротность.Типы лазеров и их основные параметры.
Фабрикант сформулировал принцип усиления эл-маг излучения посредством вынужденного излучения.
или dI=aIdx решая получим
I=I0eax, где I0=I при x=0 a-коэффициент квантового усиления вещества.На явлении инд. Излучения были построены кв.генераторы-“лазеры”.Обязательные элементы конструкции лазера:-активная среда,-устройство”наколки”,-оптический резонатор.Устройство рубинового лазерапри возд. На кр. Ru атомов зел. Света атомы Cr в возб. cост-нии(среда с “-” наложением) возникают кванты красных лучей часть через полупр-ее зеркало,часть возвр. в акт. среду и созд. Новую фотонную лавину. Кроме тв. вещ-тв в кач-ве активной среды газ. смеси и жидкости.
Порог генерации. Зависимость инт-ти света от толщины акт.средлы опис-ся ф-лойa-коэф.усиления. При прохождении света в активной среде от некоторой тоже к зеркалу, ко 2-му зеркалу и обратно пройденный путь x=2L, L –расстояние между зеркалами. , где R1-коэф.отр.1-го зеркала,R2-коэф.отр.2-го зеркала. Генерация в лазере возникает, если I>I0,а пороговый режим I=I0Þ,,, Для того чтобы инт-ть ф-ой лавины увеличивалась,a -зависит от мощности устр-ва накалки.По значению aпорога устан.мощность накалкиÞопред. Энергетическое усн.усиление генерации
Другим усл. Является фазовое.Лазер-источниккогерентного изл-ния, а для этого необходимо, чтобы световая волна после отр. От зеркал в каждую точку среды приходила в той же фазе, в которой она была испущена. Это фаз. усл. вып. если пройд.волной путь 2L сост-ет целое число длин волн в вещ-ве, ,,-собственные частоты волн, устанавливающихся в резонаторе. Для смежных значение k –разность частот.,Если Д=1м, 150МГц.спектральные линии не являются ∞ тонкими, причиной этому явл-ся ест.ширина спектр. Линий(из соотношения можно опред.∆E∆t≥h. (естест.ширина спект.линий) Следует учитывать Доплеровское уширение,ударное уширение.Энергии изл.атомов могут быть различными из-за столкнолвений между ними.Наличие истинного резонатора сущ-но уменьшает ширину спектр.линий.
Если рассматривать возникновение ЭДС индукции в движущемся проводнике в этом случае ЭДС возникает благодаря силе Лоренца Если проводник неподвижен... По идее Максвелла изменяющееся магн поле является порождением вихревого эл... Вынужденные колебания ДУ вынужденных колебаний и его решение...
Сложение взаимно перпендукулярн колеб.
Пусть в сис-ме происх одновременно два взаимно перпендик колеб с одинак част-ми, соверш вдоль коорд осей Х и У. В таком движ участвуют электроны в электронно-лучевой трубке, на откл
Эл-е колебания в реальном контуре
Поскольку всякий реальный колеб. контур обладает активным сопротивлением, то его энергия постоянно теряется. Поэтому свободные колебания затухают.
Ур-е плоской волны. Волновое ур-е.
Ур-ем волны наз-ся выр-е, кот-е дает смещение колеблющейся частицы как функцию ее координат и времени. Пусть источник колеб-я нах-ся в начале координат и его колеб-я происходят по закону S=Acos`
Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах.
Мех. кол. возможны при наличии упругих или квазиупр. сил. Продолные волны связаны с упругой деформацией сжатия и распространяются в газах, жидкостях и твердых телах. Поперечные волны обусловлены уп
Эффект Доплера.
При движении источника и приемника волн друг относительно друга наблюдается изменение частоты колебаний или длины волны, воспринимаемой наблюдателем. Пусть радиолокатор посылает радиоволну с частот
Интерференция волн оптического диапазона. Когерентность.
Световая волна – это ЭМВ с l = (400 … 760)нм. Трудности наблюдения состоят в том что источниками световых волн являются атомы вещества. Возбужденный атом, переходит в состояние с меньшей энергией и
Дифракция волн, условия и методы ее наблюдения.
Дифракция – огибание светом непрозрачных препятствий т.е. отклонение от з-ов геом. оптики. Различают два вида: дифр. Френеля (дифр. в сходящихся лучах или дифр. в ближней зоне) и дифр. Фраунгофера
Дифр-я световых волн на ультрозвуке.
Распред-е звуковой волны в жидкости связано с появлением в ней периодических неоднородностей (сжатие, разряжение). Это означает, что в жидкости периодически меняются оптические свойства, в частност
Дифракция рентгеновских лучей.
Дифракционную картину рентгеновских лучей на кристаллах можно рассчитать как результат интерференции рентгеновского излучения. Монохроматический пучок рентгеновских лучей с длинной волны λ пад
Вращ. плоск. поляризации. Эф-т Фарадея.
1°. При прохожд. линейно поляриз-го света через некот. вещ, назыв оптически активными, пл-ть поляриз света поворачив. вокруг направления луча. Оптически активны некоторые кристалы (
Физика волоконных световодов
В осн светоперед. по оптич волокну лежит явл полн внутрен отраж. Полн внутреннее отражение может иметь место только тогда, когда светов. лучи падают на границу раздела оптически более плотн. среды
Законы Киргофа, Стефана Больцмана, Вина,формула Релея-Джинса.
Согл принципу детального равновесия, любой микроскопич проц в равнов сис-ме долж протек с такой же скор, что и обр ему. Этот принц статистич физики позв найти связь между испускательной и по
Квантовые гепотезы и формула Планка.
М. Планк для описания пределов излучения и поглощения ЭМВ предложил гипотезу, кот. гласит, что тела поглощают и излучают волны не непрерывно а порциями. Энергия каждой такой порции E=hν h=6,62
Фотоэффект. Энергия и импульс световых квантов.
Фотоэффектом на. испускание эл. веществом под воздействием света. Закономерности: испускаемые заряды имеют отрицат. знак; наибольшее действи оказ. ультрафиол. лучи; величина испускаемого зар. пропо
Эф.Комптона. Аннигиляция эл-поз пары.
Одно из явлений, в котором проявляется копускулярные свойство света. На основании законов сохраненияэнергиии импульса получена формула: Dl=h/mc(1-cosa) (1)
Линейчат. спектры атомов. Ядерная модель атома . Постулаты Бора.
Было установлено, что атомарные газы излучают ЭМВ спектры, кот. Представляют собой дискретно расположенные тонкие линии. В частности спектр атома водорода в видимой части содержит 4 яркие линии. Ба
возбужденном состоянии имеет продолжительность t~10-8c.Переход в нормальное состояние сопровождает ся излучением кванта энергии –фотона.это излучение назв.спонтанным.Поляризация и фаза такого излучения непредсказуема, а значения частот лежит в интервале 
.Потому что время нахождения атома в возбужденном состоянии конечно и энергия определяется в интервале 
который может быть найден из соотношения неопределенностей Гейзенберга
Þ
и
.
.
Если на возбужденный атом действует фотон с энергией hn=Еn-Em , то это приводит к переходу атома на более низкий уровень с испусканием такого же фотона, который обладает такой же энергией и движется в том же направлении. Если в веществе вынужденное излучение преобладает над поглощением то проходящий свет усиливается. 2 фотона образующиеся в одном акте индуцированного излучения вызовут излучение уже 2-х атомов, после чего 4 фотона-4-х атомов и т. д. 
Такое вещество обладает отрицательным поглощением.
Мощное излучение с частотой n31 =(E3-E1)/h и более переводит атомы на возбужденный уровень. Переход атома в нормальное состояние происходит посредством двух переходов: E3 в Е2 и Е2 в Е1. Переход Е3 в Е2 происходит без излучения, избыточная энергия передается окружающим частицам. Переход Е2 в Е1 сопровождактся излучением.
>>
. Получаетсся состояние при котором на 2 уровне атомов больше чем на 1-ом, т.е. создается инверсная заселенность уровней Е2 и E1
или dI=aIdx решая получим
рубинового лазерапри возд. На кр. Ru атомов зел. Света атомы Cr в возб. cост-нии(среда с “-” наложением) возникают кванты красных лучей часть через полупр-ее зеркало,часть возвр. в акт. среду и созд. Новую фотонную лавину. Кроме тв. вещ-тв в кач-ве активной среды газ. смеси и жидкости.
a-коэф.усиления. При прохождении света в активной среде от некоторой тоже к зеркалу, ко 2-му зеркалу и обратно пройденный путь x=2L, L –расстояние между зеркалами. 
, где R1-коэф.отр.1-го зеркала,R2-коэф.отр.2-го зеркала. Генерация в лазере возникает, если I>I0,а пороговый режим I=I0Þ
,
, 
Для того чтобы инт-ть ф-ой лавины увеличивалась
,a -зависит от мощности устр-ва накалки.По значению aпорога устан.мощность накалкиÞопред. Энергетическое усн.усиление генерации
, 
,
,
-собственные частоты волн, устанавливающихся в резонаторе. Для смежных значение k –разность частот.
,Если Д=1м, 
150МГц.спектральные линии не являются ∞ тонкими, причиной этому явл-ся ест.ширина спектр. Линий(из соотношения можно опред.∆E∆t≥h. 
(естест.ширина спект.линий) Следует учитывать Доплеровское уширение,ударное уширение.Энергии изл.атомов могут быть различными из-за столкнолвений между ними.Наличие истинного резонатора сущ-но уменьшает ширину спектр.линий.
Новости и инфо для студентов