Физические основы работы ОКГ. Спонтанное и индуцированное излучение.
В основе работы лазера лежит взаимодействие излучения с веществом.
Спонтанное излучение.
Рис.1.
 - основное состояние атом вещества,  - энергия возбужденного состояния.
|
Пусть на вещество упал квант света с энергией 
. Он переведет атом из состояния в состояние (переход 
). Квант света при этом поглощается.
В возбужденном состоянии атом может находиться 
с. По прошествии этого времени атом теряет энергию. При этом имеются две возможности:
- возбужденный атом отдает свою излишнюю энергию другому атому, другой третьему. Колебания постепенно затухают. Поглощенная энергия переходит в тепло. В итоге происходит переход первого атома и других в основное состояние без излучения кванта света. Это безизлучательный переход (переход
). - атомы переходят в основное состояние, излучив квант света (переход
). Это излучение спонтанно. Оно обладает рядом свойств. Излучение немонохроматично. Разные атомы излучают в разных фазах. Излучение некогерентно. Направление движения фотонов разное. Поляризация произвольная. Между процессами типа - поглощение и - излучение нет равновесия. Поглощение преобладает над излучением (из-за наличия безизлучательных переходов).
По закону Бугера:
 ,  ,
|
где 
- коэффициент поглощения, зависящий от длины волны и свойств вещества.
Индуцированное излучение.
Рис.2.
|
Атом находится в состоянии . Эйнштейн показал, что если в возбужденном состоянии на него падает фотон с энергией , то атом перейдет в состояние , излучив фотон с энергией 
. Фотон, который перевел атом в это состояние, тоже продолжает двигаться. То есть вместо одного фотона, появляется два. Произошло усиление излучения. Это так называемое вынужденное или индуцированное излучение.
,  , так как  .
|
Среда, в которой происходит усиление излучения, называется средой с отрицательным показателем поглощения.
Свойства индуцированного излучения.
- Частота фотонов одинакова
- Фаза одинакова
- Направление движения фотонов одинаково
- Поляризация одинакова
- Индуцированное излучение когерентно.
Этими уникальными свойствами обусловлено применение индуцированного излучения. Покажем, как получить это излучение на практике.
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 600;