# Атомни преходи лазери

### от Уикипедия, свободната енциклопедия

Внимание! Текстът вероятно нарушава нечии авторски права. Ако можете да подкрепите или опровергаете това подозрение с факти, моля пишете на беседата!

http://elearning-phys.uni-sofia.bg/~sfb/contest/Programs/APrehodi%5CAtomni%20Prehodi.htm

Атомни преходи Квантовият модел на атома дава възможнаст да се обяснят атомните преходи и условията за генериране на лазерно лъчение

Спонтанно и стимулирано излъчване Спонтанно излъчване- електроните в атома могат да се намират само в строго определени енергични състояния. Да разгледме атоми с две състояния:

Е1- енергия в основно състояние Е2- енергия във възбудено състояние Ако намирайки се в основното си състояние атомите погълнат фотони с енергия (Е= Е2- Е1) , то електроните от основно състояние ще преминат във възбудено. При всеки електронен преход Е2 в Е1, ще се излъчват фотони с енергия Е= Е2- Е1. Електронните преходи в средата с възбудено състояние се следват един след друг хаотично, от което следва, че и електроните излъчвани при ръзличните електронни преходи също се следват хаотично, а получената светлина е некохерентна. Това излъчване се извършва без външна причина и се нарича спонтанно.

Стимулирано излъчване- през 1917 година Айнщайн дава идеята за съществуването на стимулираното излъчване. Ако фотон с енергия Е= Е2- Е1, взаимодейства с атом във възбудено състояние, тогава атома преминава преждевременно в основното се състояние при настъпването на спонтанния преход. По този начин се излъчва фотон. Излъчването на фотон предизвикано от друг фотон се нарича стимулирано или принудено излъчване. Ако двата фотона имат еднаква енергия и еднаква честота, и се разпространяват в една и съща посока, то те са кохерентни. Фотоните могат да предизвикат стимулирано излъчване и на други възбудени атоми. Така процесът се развива лавинообразно.

Нормална и обратна населеност на нивата Нормална населеност - населеност на нивата с атоми, при която повечето от атомите се намират в основното си състояние, а по-малко от тях са във възбудено. При наличието на такава среда броят на процесите на стимулирано излъчване е доста малък.

Обратна населеност - във веществото може да се създаде неравновесно състояние и тогава броят на атомите във възбудено състояние е по-голям от този на таомите в основното си състояние. Тази среда на населеност се нарича активна.

Метастабилно състояние - среди, при които атомите могат да се намират във възбудено състояние повече от 10 на минус осма секунди. Лазерите в активна среда създават обратна населеност на нивата, като част от тях са метастабилни. Принцип на действие на лазерите Съществуват няколко начина за възбуждане на атомите и за създаване на необходимата обратна населеност: В рубиновия лазер например се използва рубинов кристал с примес на хромови атоми, поставени между две плоски успоредни огледала- едното непрозрачно, а другото- полупрозрачно ( схема на лазер) . Рубиновият кристал е обхванат от ксенова лампа. При светване лампата излъчва ярка светлина с дължина на вълната 550 nm, на която съответства фотон с енергия 2.2 eV. Рубиновият кристал поглъща част от енергията на светлината. Атомите на хрома в рубина преминават от основно Е1 във възбудено състояние Е3 (електронни преходи на хрома в рубинов лазер) . От състояние на Е3 атомите или бързо се връщат в състояние Е1, или преминават в междинно метастабилно състояние Е2 с време на живот около 3 по 10 на минус трета секунди. при този преход без излъчване енергията се предава на кристалната решетка на средата. Вероятнастта за спонтанен преход от Е3 до Е1 е стотици пъти по- малка от вероятността атомът да предаде на кристалната решетка енергия Е3- Е2 и да премине на нивото Е2, без да излъчва. В междинното състояние Е2 възбудените атоми се задържат по- дълга време, отколкото в Е3, поради което в даден момент техният брой е много по- голям от броя на атомите в оснавното състояние Е1. По такъв начин се създават нива с обратна населеност. Пре паглъщане на външни фотони милиардите възбудени атоми на хрома, намиращи се в метастабилно състояние Е2, преминават едновременно в основното състояние Е1. По такъв начин те освобождават заедно и синхронно запасената енергия във вид на кохерентна лазерна светлина. Светлинните вълни получени в кристала, се отразяват от огледалата, по пътя си срещат други възбудени атоми и ги принуждават да излъчват фотони. Така в активната среда на лазера (рубина) се освобождава светлинна енергия, част от която се излъчва през полупрозрачното огледало във вид на червен лазерен сноп с дължина на вълната 694.3 nm. Поради импулсното действие на ксеновата лампа рубиновият лазер излъчва мощни краткотрайни импулси с продължителност 10 на минус шеста секунди.

    електронни преходи на хрома в рубинов лазер

За да се регенерират непрекъснати вълни в лазерите, трябва да са изпълнени следните условия: В активната среда да се създава обратна населеност на нивата. Това може да се постигне чрез подходящо внасяне на енергия от външен източник- облъчване с некохерентна светлина с определена честота, както например в рубиновия лазер; чрез бомбандиране с електрони- в полупроводниковите лазери; чрез електричен разряд в газове, както е в хелий- неоновия лазер. Излъчваните фотони многократно да преминават през активната среда, за да предизвикат стимулирано излъчване на по- голям брой възбудени атоми. По такъв начин усилената вълна след отражението от двете огледала компенсира загубите на енергия, отнесена от фотоните, които напускат лазера през полупрозрачното огледало. Съвременните лъзери излъчват кохерентни вълни от инфрачервената, видимата, ултравиолетовата и y- областта на електромагнитния спектър.

Взето от „http://bg.wikipedia.org../../../%D0%B0/%D1%82/%D0%BE/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BD%D0%B8_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B8_%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%B8.html“.

Категория: Уикипедия:Възможни нарушения на авторски права

##### Views

- Статия
- Беседа
- Текуща версия

##### Търсене