Ce produce impulsuri de lumină în lasere?

Ce produce impulsuri de lumină în lasere?
Anonim

Răspuns:

Emisiile stimulate asociate cu o inversiune a populației sunt necesare pentru a produce impulsurile de lumină în lasere.

Explicaţie:

Procesul:

Mai întâi, atomii gazului din laser sunt excitați. Electronii emite fotoni în mod spontan și scad la niveluri mai scăzute de energie.

În unele cazuri, electronii se vor colecta într-o stare care durează un timp relativ lung. Când se întâmplă acest lucru, pot exista mai mulți electroni în această stare excitată decât în statele inferioare. Aceasta se numește o inversiune a populației.

Dacă lumina are o lungime de undă astfel încât un foton are aceeași energie ca diferența energetică dintre această stare excitată de lungă durată și o stare inferioară, poate stimula electronul să emită un foton și să coboare din starea excitată.

Atunci când electronul este stimulat să cadă la o stare inferioară, un foton este eliberat cu aceeași frecvență, fază, polarizare și direcția de deplasare ca fotonul care la stimulat. Aceasta se numește emisie stimulată. Există acum doi fotoni care pot stimula alți atomi. Alți atomi sunt stimulați și apoi Bam, există o mulțime de fotoni în fază cu aceeași lungime de undă.

Acesta este modul în care laserele produc lumină coerentă.

Atunci când un foton cu energia potrivită (energie egală cu diferența dintre starea excitată și cea inferioară) lovește un atom, poate stimula emisia, dar poate fi și absorbită (absorbția stimulată). Probabilitatea de a fi absorbită este egală cu probabilitatea stimulării emisiei.

Prin urmare, Emisia stimulată este proporțională cu numărul de electroni aflați în stare excitată.

Absorbția stimulată este proporțională cu numărul de electroni din starea inferioară.

Este necesară o inversare a populației. Dacă ar fi existat mai mulți electroni în starea inferioară stimulată, absorbția s-ar întâmpla mai des decât emisia stimulată și am fi epuizat fotoni.

Dacă sunteți curioși, coeficienții Einstien A și B sunt utilizați pentru a descrie probabilitatea unei emisii spontane și, respectiv, a emisiei / absorbției stimulate.