Что производит импульсы света в лазерах?

Что производит импульсы света в лазерах?
Anonim

Ответ:

Вынужденное излучение в сочетании с инверсией населенности требуется для генерации импульсов света в лазерах.

Объяснение:

Процесс:

Сначала атомы газа в лазере возбуждаются. Электроны самопроизвольно испускают фотоны и падают на более низкие энергетические уровни.

В некоторых случаях электроны будут накапливаться в состоянии, от которого требуется относительно длительное время. Когда это происходит, в этом возбужденном состоянии может быть больше электронов, чем в более низких состояниях. Это называется инверсией населения.

Если свет имеет такую длину волны, что фотон имеет ту же энергию, что и разность энергий между этим долгоживущим возбужденным состоянием и более низким состоянием, он может стимулировать электрон испускать фотон и падать из возбужденного состояния.

Когда электрон вынужден упасть в более низкое состояние, фотон высвобождается с той же частотой, фазой, поляризацией и направлением движения, что и фотон, который его стимулировал. Это известно как стимулированное излучение. Теперь есть два фотона, которые могут стимулировать другие атомы. Другие атомы стимулируются, а затем Бэм, есть много синфазных фотонов с той же длиной волны.

Вот как лазеры производят когерентный свет.

Когда фотон с правильной энергией (энергия, равная разности между возбужденным и более низким состоянием) поражает атом, он может стимулировать излучение, но он также может поглощаться (стимулированное поглощение). Вероятность впитывания равна вероятности стимулирования выброса.

Следовательно, Вынужденное излучение пропорционально числу электронов в возбужденном состоянии.

Вынужденное поглощение пропорционально количеству электронов в нижнем состоянии.

Инверсия населения необходима. Если бы в нижнем состоянии было больше электронов, стимулированное поглощение происходило бы чаще, чем стимулированное излучение, и у нас заканчивались бы фотоны.

Если вам интересно, коэффициенты Эйнштиена A и B используются для описания вероятности спонтанного излучения и вынужденного излучения / поглощения соответственно.