LASERY

a) i b) i c)

Po pierwsze laser rożni się od innych źródeł fali elektromagnetycznych tym że jego emisja jest wymuszona. Atom w stanie wzbudzonym pod wpływem zewnętrznego fotonu emituje drugi foton przechodząc do nowego stanu, a wymuszający i emitowany foton mają takie same. Emitowane fale są spójne, co nie jest prawdą przy emisji spontanicznej gdzie foton jest emitowany w przypadkowym kierunku i czasie.

Gdy

• n₁ - ilość elektronów na poziomie E₁

• n₂ - ilość elektronów na poziomie E₂

Jeżeli n₁ > n₂

Padające promieniowanie jest głównie absorbowane

Przeważają procesy emisji spontanicznej

Jeżeli n₂ >> n₁ - inwersja obsadzeń

• Większość atomów jest w stanie 2, absorpcja padającego
  promieniowania jest utrudniona.

• Przeważają procesy emisji wymuszonej.

• Padająca fala jest wzmacniana.

Aby zaistniało zjawisko emisji wymuszonej i aby laser działał musi dojść do inwersji obsadzeń. Inaczej mówić wzbudzamy atomy układu(Poprzez "Pompowanie" np. wyładowanie elektryczne lub pobudzanie optyczne) do tego stopnia aby n₂ >> n₁ ( czyli dużo więcej atomów ciała posiada elektrony na wyższych orbitach niż orbita podstawowa( pierwsza)) ==== inwersja obsadzeń ,wtedy każdy kolejny foton który dostarczymy spowoduje emisję wymuszoną.

d) praca lasera

Laser dziala na podstawie zjawiska emisji wymuszonej. Gdy atom znajdzie się w stanie wzbudzonym w wyniku jego "pompowania" foton nr1. o pewnej energi może wymusić na atomie przejście do podstawowego. Przy czym zostaje emitowany jeszcze jeden foton o tych samych własnościach co foton nr1.. W danej próbce o temperaturze T ( sama temperatura nie da nam dużej ilości atomów na w wyższym stanie) którą musimy doprowadzić do odwrócenia obsadzeń. A więc gdy liczba atomów znajdujacych się w stanie wzbudzonym bedzie dużo większa niż liczba atomów w stanie podstawowym. Gdy tak będzie liczba atomów emitujących fotony bedzie większa niż pochłaniających. Wtedy padająca fala zostaje wzamcniana i jest sobie laserek :D

przykładowa akcja laserowa

• 1→3 przejście w wyniku pompowania.

• Szybkie przejścia nie radiacyjne z 3 →2.

• Stan 2 jest stanem o stosunkowo długim czasie życia ( metastabilnym).

• Wytwarza się inwersja obsadzeń pomiędzy poziomami 2 i 1.

Akcja laserowa możliwa pomiędzy poziomami 2 i 1

Przebieg akcji laserowej :

1. - pompowanie optyczne obsadza poziom e₃ o krótkim czasie życia, rzędu 10^-8s. Jest to więc pasmo:

poziomy: metastabilny i podstawowy są wąskie

1. -  elektrony przechodzą z pasma wzbudzonego na poziom metastabilny i gromadzą się: inwersja obsadzeń.

2. -   emisja wymuszona. (Wystarczy aby jeden elektron opuścił stan metastabilny w procesie emisji spontanicznej. Powstający foton zapoczątkuje emisję wymuszoną.)

3. Wiązka fotonów porusza się prostopadle do luster - powstaje fala stojąca.