Widzialny zakres fal 

elektromagnetycznych

Ultrafiolet

Podczerwień

Widma dla różnych źródeł 

światła

Długość fali [nm]

W

id

m

o

w

a

 g

ę

st

o

ść

 m

o

cy

 (

je

d

. 

w

zg

l.

)

Widmowa gęstość mocy = widmowa zdolność emisyjna

Linie wodoru w zakresie 

widzialnym

Źródła światła widzialnego

Lampa fluorescencyjna

Laser rubinowy

???

Elektroda

Pary 
rtęci

Elektroda

Garnek jako źródło światła

Color Temperature

Emisja ciała doskonale 

czarnego ???

max

[

nm]

R



 [

1

0

1

3

 W

/m

3

]

R



 - widmowa zdolność emisyjna

4

calk

max

T

R

T

1







Czarne 

może świecić!

)

(















m

m

s

J

2

)

(



 

3

m

J



R

Wzór Plancka  …

1

]

kT

/

h

exp[

1

h

)

c

/

8

(

)

(

3

2















1

]

kT

/

hc

exp[

1

)

/

hc

8

(

4

c

)

(

4

c

R

5























 

 - 

gęstość energii „we wnętrzu” ciała doskonale czarnego

Związek prawa Wiena i prawa Stefana – Boltzmana 
Ze wzorem Plancka

Applications of the Planck Radiation Formula

 

S

 

 oznacza tu 

()

Atom jako elementarne źródło 

światła

Przejścia
promieniste w  atomie wodoru

Emisja i absorpcja światła w 

atomie

Emisja

Absorpcja

Electron Excitation and Emission

Oddziaływanie światła z 

atomem

• Absorpcja

 – pochłonięcie fotonu o 

odpowiedniej energii; silne pole - większe 
prawdopodobieństwo 

• Emisja spontaniczna

 – przypadkowy moment, 

przypadkowy kierunek

• Emisja wymuszona

 – wyzwalana przez 

przejście fotonu o odpowiedniej energii; foton 
wymuszony jest identyczny jak wymuszający, 
silne pole - większe prawdopodobieństwo 

Atom-Light Interactions 

Co to jest laser ?

L

ight

a

mplification by

 

s

timulated

 

e

mission of 

r

adiation

Laser = ośrodek aktywny z inwersją obsady +
+ sprzężenie zwrotne (rezonator)

Narastanie lawiny czyli rozwój 

akcji laserowej

Zwierciadło

Zwierciadło

http://

www.colorado.edu/physics/2000/index.pl   

Lasers

Inwersja obsady, czyli…

Population Inversion 

http://

www.colorado.edu/physics/2000/index.pl

warunek wzmocnienia

A także zrozumienia i zaliczenia

 

Laser rubinowy

http://science.howstuffworks.com/laser5.htm

Lampa błyskowa

Wiązka
światła

Al

2

O

3

 domieszkowany chromem

Pompowanie lasera 

rubinowego

A

b

so

rp

cj

a

Układ poziomów dla jonów 

chromu w laserze rubinowym

Absorpcja

Emisja wymuszona

Relaksacja bezpromienista

Stan metastabilny E

2

Foton
694.3 nm

E

n

e

rg

ia

 [

e

V

]

Stan podstawowy E

1

Układ poziomów w laserze He-

Ne

Absorpcja

Emisja
wymuszona

Emisja 
spontaniczna

Zderzenie

Hel

Rezonator lasera i jego 

funkcje

Zwierciadło
płaskie
R=100%

Zwierciadło
wklęsłe
R=99%

Rura lasera

Rezonator zapewnia: 

sprzężenie zwrotne  +  kształtowanie wiązki

Lasery półprzewodnikowe

Od poziomów energetycznych w 

atomie do pasm energetycznych w 

krysztale

Energia

Pasma energetyczne

Poziom 1

Poziom 2

Odległość atomów

Pasmo, czyli zbiór poziomów 

energetycznych

Poziomy puste

Poziomy zapełnione

(poziom Fermiego)

Funkcja Fermiego  dla T>0 K

Teoria pasmowa ciała stałego

Izolator

Metal

Półprzewodnik

Energia elektronów

Pasmo
przewodzenia

Pasmo
przewodzenia

Pasmo
przewodzenia

Pasmo
walencyjne

Pasmo
walencyjne

Pasmo
walencyjne

Krzem i jego własności

How 
Semiconductors 
Work

Pasma energetyczne dla 

krzemu

Pasmo przewodnictwa

 Pasmo walencyjne

0 K

Poziom Fermiego

Typ n

„wolny” elektron

„wolny” elektron

Pasmo walencyjne 

Pasmo przewodzenia 

Poziomy 
donorowe

Typ p

Pasmo walencyjne 

Pasmo przewodzenia 

Poziomy
akceptorowe

Dziura

Dziura

elektron
dziura

Energia

Złącze p-n

What is a Diode?

Polaryzacja w kierunku 

przewodzenia

Polaryzacja w kierunku 

zaporowym

Prąd nie płynie

Charakterystyka prądowo 

napięciowa złącza p-n

Polaryzacja
zaporowa

Polaryzacja
przewodzenia

Napięcie 
przebicia

Diody elektroluminescencyjne

- rekombinacja promienista

Świecenie na złączu p-n

• Złącze p-n 

spolaryzowane 

w kierunku przewodzenia 

• Energia emitowanego 

promieniowania pochodzi z 

rekombinacji pary dziura–

elektron w półprzewodniku

• Elektron i dziura 

spotykając się w obszarze 

złącza mogą ulec 

rekombinacji promienistej - 

energia w całości lub 

większej części jest 

przekazywana fotonowi i 

wraz z nim 

wypromieniowana

kierunek przepływu prądu

P

N

+

–

kierunek ruchu elektronów

How Can a Diode Produce Light?

Charakterystyki widmowe 

lasera półprzewodnikowego

 

• poniżej progu wzbudzenia

– dioda 

elektroluminescencyjna

• powyżej progu wzbudzenia

– dioda laserowa

0,85
1

0,84
9

0,84
7

0,84
5

0,84
3

0,84
1

0,83
9

dioda 

elektroluminescencyjna

dioda 

laserowa

 = 0,15 

[nm]

 = 4,5 [nm]

 

[m]