Поглощ.,спонтан. и вынужд. излуч-я. Инверсная заселенность энерг. Уровней и способы ее получения.

Если на атом обладающий энергией E_m ,воздействует фотон с энергией hn=E_n-E_m, то атом поглощает фотон и переходит в состояние с энергией E_n.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=Е_n-E_m , 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 Е_1. 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=I₀e^ax, 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 a_порога 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.