Co produkuje pulsy světla v laserech?

Co produkuje pulsy světla v laserech?
Anonim

Odpovědět:

K produkci pulzů světla v laserech je zapotřebí stimulovaná emise spárovaná s inverzí populace.

Vysvětlení:

Proces:

Nejprve jsou atomy plynu v laseru nadšeny. Elektrony spontánně emitují fotony a klesají na nižší energetické hladiny.

V některých případech se elektrony sbírají ve stavu, který trvá relativně dlouhou dobu, než se z nich zhroutí. Když se to stane, může být v tomto vzrušeném stavu více elektronů než v nižších stavech. Toto je nazýváno populační inverzí.

Má-li světlo vlnovou délku tak, že foton má stejnou energii jako rozdíl energie mezi tímto vzrušeným stavem s dlouhou životností a nižším stavem, může stimulovat elektron, aby vyzařoval foton a klesal ze vzrušeného stavu.

Když je elektron stimulován, aby spadl do nižšího stavu, uvolní se foton se stejnou frekvencí, fází, polarizací a směrem pohybu jako foton, který jej stimuloval. Toto je známo jako stimulovaná emise. Nyní existují dva fotony, které mohou stimulovat jiné atomy. Ostatní atomy jsou stimulovány a pak Bam, existuje mnoho fázových fotonů se stejnou vlnovou délkou.

To je, jak lasery produkují soudržné světlo.

Když foton se správnou energií (energie rovnající se rozdílu mezi vzrušeným a nižším stavem) udeří na atom, může stimulovat emise, ale může být také absorbován (stimulovaná absorpce). Pravděpodobnost vstřebávání se rovná pravděpodobnosti stimulace emisí.

Proto, Stimulovaná emise je úměrná počtu elektronů v excitovaném stavu.

Stimulovaná absorpce je úměrná počtu elektronů v nižším stavu.

Je nutná inverze populace. Kdyby bylo v nižším stavu více elektronů, stimulovaná absorpce by se stala častěji než stimulovaná emise a my by došli fotony.

Pokud jste zvědaví, koeficienty Einstien A a B se používají k popisu pravděpodobnosti spontánní emise a stimulované emise / absorpce.