пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Принципы работы лазеров. Применение лазерных генераторов.


Лазер - источник электромагнитных волн видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, основанный на вынужденном (или индуцированном) излучении атомов и молекул. Слово «лазер» составлено из начальных букв (аббревиатура) слов английской фразы «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation», что означает «усиление света в результате вынужденного излучения». В литературе употребляется также термин «оптический квантовый генератор» (ОКГ).

Принцип работы лазера основан на трех фундаментальных идеях. Первая идея связана с использованием вынужденного (индуцированного) испускания света атомными системами. Вторая идея заключается в применении термодинамически неравновесных сред с инверсной заселенностью уровней, в которых возможно усиление, а не поглощение света. Третья идея состоит в использовании положительной обратной связи для превращения усиливающей системы в генератор когерентного излучения.

Рассмотрим свободный, не подверженный внешним влияниям атом излучающей среды, который находится в возбужденном состоянии. Тогда он спонтанно (самопроизвольно) может перейти из возбужденного состояния с энергией E_2 в основное (невозбужденное) состояние с энергией E_1. При этом будет испущен квант света - фотон с энергией Е_фотона = hn = E_2 – E_1, где n - частота испущенного излучения. Статистический, случайный характер процессов спонтанного излучения приводит к тому, что электромагнитные волны, испускаемые отдельными атомами обычных источников света, не согласованы друг с другом: они имеют разные фазы, направления распространения и поляризацию. Это означает, что спонтанное излучение обычных источников света некогерентно.

Вынужденное (индуцированное) излучение – это излучение электромагнитных волн, которое возникает, если атомы среды переходят из возбуждённого состояния в основное под действием внешнего излучения (фотона). Такое взаимодействие фотона с возбуждённым атомом может быть, если энергия фотона hn равна разности уровней энергий атома в возбуждённом и основном состояниях: Е_фотона = hn = E_2 – E_1 (рис. 1), где n - частота внешнего излучения. В этом случае после взаимодействия фотонов с атомом от атома будет распространяться уже два фотона: вынуждающий и вынужденный, т. е. наблюдается усиление света. Образовавшееся при этом вынужденное излучение имеет туже частоту и фазу, что и стимулирующее этот процесс, и распространяется в том же направлении, т. е. индуцированное излучение когерентно вынуждающему излучению.

43)


19.06.2016; 13:01
хиты: 84
рейтинг:0
Естественные науки
физика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь