Лазер в физике

Лазер

Лазер (оптический квантовый генератор, аббревиатура английской фразы Light Ampflication by Stimulated Emission of Radiation, означающей «усиление света вынужденным излучением») — это устройство, преобразующее различные виды энергии (электрическую, световую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона.

В обычных источниках света (нагретые тела — лампы накаливания и др.) атомы получают энергию за счёт возбуждения валентных электронов, находящихся на внешних электронных оболочках. Перейдя в возбуждённое состояние, электрон атома примерно через с без какого-либо внешнего воздействия, спонтанно (самопроизвольно) возвращается в основное состояние, излучая фотон. Атомы возбуждаются и излучают фотоны независимо друг от друга, поэтому излучаемые ими фотоны некогерентны друг с другом.
Возможными процессами взаимодействия атома с фотоном, энергия которого равна разности энергий основного и возбуждённого состояний (уровней энергии) атома , являются следующие.

  1. Поглощение света. Электрон атома, находящийся в основном состоянии с энергией , может поглотить фотон, перейдя в возбуждённое состояние с энергией (рис. 180, а). Интенсивность поглощённого излучения пропорциональна концентрации атомов, находящихся в основном состоянии.
Рис. 180

2. Спонтанное излучение. В отсутствие внешних полей или столкновений с другими частицами электрон, находящийся в возбуждённом состоянии, через интервал времени порядка спонтанно (самопроизвольно) возвращается в основное состояние, излучая фотон (рис. 180, б).
Спонтанное излучение — это излучение, испускаемое при самопроизвольном переходе атома из одного состояния в другое.
Спонтанное излучение различных атомов происходит некогерентно, т. к. каждый атом начинает и заканчивает излучать независимо от других.

3. Индуцированное излучение. В 1917 г. Эйнштейн предсказал, что возбуждённый атом может излучать под действием падающего на него света (рис. 180, в).
Индуцированное (вынужденное) излучение — излучение атома, возникающее при переходе на более низкий энергетический уровень под действием внешнего электромагнитного излучения.
Интенсивность индуцированного излучения пропорциональна концентрации п2 атомов, находящихся в возбуждённом состоянии. При этом световая волна, возникающая при индуцированном излучении, имеет ту же частоту, поляризацию, фазу и направление распространения, что и падающая на атом волна. Это означает, что интенсивность падающего излучения увеличивается, т. е. возникает оптическое усиление.



Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:

Предмет физика

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Оптические спектры в физике
Виды спектров в физике
Ядерные силы в физике
Радиоактивность в физике