20101007413

fotonów (więcej niż 10¹⁹ fotonów w 1 cm³ tkanki).

23.9. Lasery. Promieniowanie laserowe

Urszula Kokowska

Laser jest to generator spójnych fal elektromagnetycznych z zakresu ultrafioletu światła i podczerwieni. Jego nazwę stanowi akronim utworzony z pierwszych liter angielskiego wyrażenia: light amplification by stimulated emission of radiation (wzmocnienie światła za pomocą wymuszonej emisji promieniowania). W warunkach równowagi termodynamicznej bardziej prawdopodobnym procesem jest jednak emisja spontaniczna, w wyniku której powstaje promieniowanie niespójne o różnych fazach. Największa liczba atomów dowolnej substancji znajduje się wówczas w stanie podstawowym o energii E_x, mniejsza w stanie wzbudzonym opisanym przez E₂> E\. Atomy te spontanicznie pozbywają się nadmiaru energii równego różnicy E₂-E_x, przechodząc na niższy poziom E_l. W ośrodkach aktywnych laserów ma miejsce nie tylko takie zjawisko, ale także proces innego rodzaju, zwany emisją wymuszoną. Jeżeli na atom w stanie E₂ zostanie wyemitowany kwant o energii E₂-E_x, to wyzwala on z tego atomu taki sam kwant promieniowania spójnego, poruszający się w identycznym kierunku (ryc. 23.13). Prawdopodobieństwo zajścia rozważanego zjawiska można zwiększyć, wytwarzając w ośrodkach aktywnych laserów inwersję obsadzeń. Jest to przewaga liczebna atomów, jonów lub cząsteczek w wyższym stanie, uzyskana kosztem energii dostarczonej do układu w procesie zwanym pompowaniem.

hv = e₂ - ©

>

hv

♦

Ryc. 23.13. Schemat procesu emisji wymuszonej: h — stała Plancka, v— częstotliwo# r miemowama.

798