Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Оптичний квантовий генератор






    (ЛАЗЕР)

    Слово " лазер" складене з початкових букв у англійському словосполученні Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, що українською означає: посилення світла за допомогою змушеного випромінювання.

     

    ІІІ. І. Принцип дії оптичного квантового генератора (лазера)

    Існує три фундаментальні процеси взаємодії фотонів електромагнітного випромінювання з речовиною:

    а) спонтанне випромінювання;

    б) змушене випромінювання;

    в) поглинання (рис. 6. 4).

    Рис. 6. 4

    Як довів Ейнштейн, у стані термодинамічної рівноваги ймовірність поглинання і змушеного випромінювання однакові.

    Однак середовище може перебувати в нерівноважному стані, у якому реалізується інверсна заселеність рівнів, тобто кількість електронів на вищих енергетичних рівнях більша ніж на нижчих.

    У цьому випадку середовище почне підсилювати випромінювання, тобто буде активним середовищем. Переведення середовища в нерівноважний стан здійснюється зовнішнім джерелом енергії (накачуванням).

    Основною умовою реалізації трирівневої схеми лазера (рис. 6. 5) є співвідношення між часами життя збуждeних рівнів:

    Рис. 6. 5

    Прикладом трирівневої схеми є рубіновий лазер. Рубін - це твердий кристал, основою якого є корунд, тобто кристал окису алюмінію (Al2O3), у якому невелика частина атомів алюмінію (близько 0, 05%) заміщена іонами хрому Cr+++. Для створення інверсної заселеності використо-вується оптичне накачування, тобто освітлення кристала рубіна потужним спалахом світла.

    Рубіну надають форму циліндричного стрижня, кінці якого ретельно відполіровані, посріблені і служать дзеркалами для лазера.

    Для освітлення рубінового стрижня застосовують імпульсні ксенонові газорозрядні лампи, які мають форму гвинтоподібної трубки, що обвивається навколо рубінового стрижня.

    Під дією потужного імпульсу світла в рубіновому стрижні створюється інверсна заселеність енергетичних рівнів і завдяки наявності дзеркал збуджується лазерна генерація.

     

    ІІІ. ІІ. Властивості лазерного випромінювання

    1. Висока ступінь монохроматичності випромінювання.

    2. Когерентність випромінювання.

    3. Вузька направленість лазерного пучка. В лазері вдається одержати розбіжність променя на рівні кутових секунд.

    4. Висока густина потужності випромінювання.

     

    §4. Комбінаційне розсіювання (ефект Рамана)

    Ефект відкритий у 1927 році. Автори - індійські вчені Раман і Крішнан. При проходженні світла через прозорі речовини в спектрі розсіювання крім основної лінії з частотою спостерігаються лінії (рис. 6. 6).

    Рис. 6. 6

    Фізична суть ефекту.

    Процес розсіювання світла розглядають як процес поглинання фотонів падаючого світла молекулами середовища, з подальшим випромінюванням нових фотонів.

    Якщо новий фотон випромінює молекула, яка до взаємодії з падаючим була збуджена, тоді новий фотон має більшу частоту (фіолетовий супутник).

    Якщо до взаємодії молекула була незбуджена, новий фотон має меншу частоту (червоний супутник), а молекула залишається збуджена до певного значення:

    Необхідно зауважити, що при кімнатній температурі збуджених молекул завжди на кілька порядків менше як незбуджених, тому в таких умовах спектральні лінії з частотами є менш інтенсивні за лінії з частотами

     

    §5. Ефект Зеемана (розщеплення спектральних ліній)

    Розщеплення спектральної лінії на кілька компонент, при внесенні джерела світла у постійне магнітне поле носить назву ефекту Зеемана (рис. 6. 7).

    Рис. 6. 7

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.