Mikä tuottaa valoa pulsseja lasereissa?

Mikä tuottaa valoa pulsseja lasereissa?
Anonim

Vastaus:

Tarvitaan stimuloitua emissiota, joka on yhdistetty populaation inversioon, jotta saadaan aikaan valon pulsseja lasereissa.

Selitys:

Prosessi:

Ensinnäkin laserissa olevien kaasujen atomit ovat innoissaan. Elektronit spontaanisti säteilevät fotoneja ja pudottavat alas alemmille energian tasoille.

Joissakin tapauksissa elektronit keräävät tilaan, joka kestää suhteellisen kauan. Kun näin tapahtuu, tässä viritetyssä tilassa voi olla enemmän elektroneja kuin alemmissa tiloissa. Tätä kutsutaan väestön inversioksi.

Jos valolla on sellainen aallonpituus, että fotonilla on sama energia kuin tämän pitkäikäisen viritetyn tilan ja alemman tilan energiaero, se voi stimuloida elektronia säteilemään fotonia ja pudottamaan viritetystä tilasta.

Kun elektronia stimuloidaan laskemaan alempaan tilaan, fotoni vapautuu samalla taajuudella, vaiheella, polarisoinnilla ja matkan suunnalla kuin fotoni, joka sitä stimuloi. Tätä kutsutaan stimuloiduksi emissioksi. Nyt on kaksi fotonia, jotka voivat stimuloida muita atomeja. Muita atomeja stimuloidaan ja sitten Bam, on paljon vaihekuvia, joilla on sama aallonpituus.

Näin laserit tuottavat yhtenäistä valoa.

Kun fotoni, jolla on oikea energia (energia, joka on yhtä suuri kuin ero viritetyn ja alemman tilan välillä) iskee atomiin, se voi stimuloida emissiota, mutta se voi myös imeytyä (stimuloitu imeytyminen). Imeytymisen todennäköisyys on yhtä suuri kuin päästöjen stimuloinnin todennäköisyys.

Siksi, Stimuloitu emissio on verrannollinen viritetyssä tilassa olevien elektronien lukumäärään.

Stimuloitu absorptio on verrannollinen elektronien lukumäärään alemmassa tilassa.

Väestön inversio on tarpeen. Jos alhaisemmassa tilassa olisi enemmän elektroneja, stimuloitunut imeytyminen tapahtuisi useammin kuin stimuloitu emissio ja me loppuimme fotoneista.

Jos olet utelias, Einstien A- ja B-kertoimia käytetään kuvaamaan spontaanin päästön todennäköisyyttä ja stimuloitua emissiota / absorptiota.