Лазерни принципи
Лазерни принципи
Не е толкова лесно да се разберат и запомнят многобройните квантови постулати за първи път. Ето защо, за да улесним читателите при изучаването на тази глава (по наше мнение, най-трудната поради голямото количество нова информация), нека повторим горното, но използвайки примера с лазерна работа - прекрасна практическа прилагане на квантови закони и способността на електроните да абсорбират и излъчват кванти на светлината.
Нека разгледаме накратко принципа на действие на най-простия лазер.Открихме, че когато атом преминава от основна държава ,което съответства на по-ниско енергийно ниво, в развълнуван (където енергията е съответно по-висока) настъпва усвояване фотон от материя с преход към по-високо енергийно ниво.
Фигура 34. Поглъщане на фотони
От възбудено състояние електрон винаги има тенденция да се връща в основно състояние; следователно времето, което остава в това състояние, е изключително кратко - наносекунда. Преходът на електрон към по-ниско енергийно ниво е придружен от излъчването на квант светлина. Такова спонтанно излъчване
обичайно е да се обаждате спонтанен .
Фиг. 35. Спонтанно излъчване
Съществува обаче друг вид радиация, открит от Айнщайн и наречен принуден , или индуцирани . Индуцирана емисия възниква, когато електрон в възбудено състояние отново е изложен на външно електромагнитно излъчване. В този случай електронът преминава на по-ниско енергийно ниво, излъчвайки фотон, съгласуван (идентични по енергия и посока) с фотона, провокирал този преход.
Фиг. 36. Стимулирана емисия
По този начин, с индуцирана радиация, вече имаме два абсолютно еднакви (кохерентни) фотона, движещи се в една и съща посока.
Сега си представете верига от атоми, опъната в права линия. Ако всички тези атоми са във възбудено състояние, тогава външният фотон, удряйки най-външния атом в посоката по веригата, ще предизвика излъчването на фотон от него, а излъченият фотон ще има същата енергия и посока като ударния един. Така вече ще се движат два еднакви фотона. Един от тях ще удари следващия атом, който ще даде излъчването на друг от същия фотон.
Три еднакви фотона започват да се движат. По същия начин се получава излъчването на четвъртия, петия фотон и т.н. в резултат на леко външно излъчване ще започне лавиноподобно увеличение на светлинния поток . Теоретично коефициентът на усилване може да достигне огромна стойност: 1020 и в резултат на такова усилване ще се движи огромна армия от фотони със същата енергия и същата посока на движение. По този начин излъчването ще бъде кохерентно.
Такава схема за получаване на кохерентно (синхронно и фазово) излъчване е предложена за първи път през 1939 г. от съветския учен В.А. Производителят и получи името лазер . Думата е съкращение на английска фраза: Light Усилване от Стимулиран Емисия на Радиация (LASER) - увеличена светлина чрез стимулирано излъчване.