1 1
1

Индукционное излучение.

     Излучения бывают спонтанными и индукционными.
Спонтанные излучения самопроизвольно происходят при обратном переходе атома из возбуждённого состояния в нормальное. 10-7 – 10-9 сек. – время нахождения атома в возбуждённом состоянии.
Индукционные излучения (вынужденные) происходят под действием внешнего кванта света соответствующей частоты.


   частота пропорциональна разности энергий.
Под действием внешнего кванта света соответствующей частоты получается квант-близнец.
На принципе индукционного излучения основана работа лазера.

Трёхуровневая энергетическая схема излучения.
Инверсная населённость уровней – состояние вещества, когда большинство его атомов находится в возбуждённом состоянии.


     Нормальная населенность уровней – состояние вещества, когда большинство его атомов находится в нормальном состоянии (невозбуждённом).


Если квант попадает в невозбуждённый атом, то этот квант поглощается. В результате на выходе квантов становится меньше.
Если квант попадает в возбуждённый атом, то за счёт индукционного излучения на выходе квантов становится больше.
Для того, чтобы на выходе было больше квантов, чем на входе (свет усиливался), необходимо создать инверсную населённость уровней.
Создание инверсной населённости уровней представляло собой серьёзную проблему. Эта проблема состояла в том, что в возбуждённом состоянии атом может находиться очень короткое время. Только после открытия веществ, у которых существовало возбуждённое состояние (метастабильное), в котором атом может находиться ? 10-3 сек., были сконструированы лазеры - генераторы излучения (квантовые генераторы).

Конструкция лазера.

     1 - лампа-вспышка;   2 – рубиновый стержень.
Лампа-вспышка предназначена для перевода атомов рубинового стержня в возбужденное состояние Е2. Такой процесс называется накачкой лазера. В этом состоянии атомы находятся очень короткое время (10-7 – 10-9 сек.) и переходят в метастабильное состояние, в котором они могут находиться ? 10-3 сек. Первый квант образуется при спонтанном переходе атома из состояния Е1 в Е0 . Этот квант вызывает индукционный переход (излучение) других атомов из состояния Е1 в Е0 . Процесс нарастания излучаемых атомов происходит лавинообразно. Одно из оснований рубинового стержня зеркальное, поэтому кванты, отражаясь от него, проходят снова весь стержень, вызывая индукционное излучение. На выходе получается мощный лазерный луч. 

Свойства лазерного излучения.

    • Острая направленность луча (поэтому лазеры применяются в хирургии);
    • Можно достичь высокой мощности излучения (до 109 Вт), поэтому лазеры могут быть использованы при резке металла, для создания мощных взрывов;
    • Высокая когерентность излучения;
    • Высокая монохроматичность излучения.