F1.Budowa, zasada działania i zastosowanie lasera Nd:YAG.

W laserze neodymowym szkło, kryształy fluorku wapnia lub i±nne materiały domieszkowane są neodymem. W pracy istotne są cztery poziomy energetyczne. Akcja laserowa zachodzi wtedy między poziomami E3 i E4 i uzyskanie odwrócenia obsadzeń jest znacznie łatwiejsze, a chłodzenie ośrodka czynnego ciekłym azotem pozwala na uzyskanie pracy ciągłej. Laser neodymowy na podłożu YAG (granat itrowo-glinowy) pozwala na uzyskanie w impulsie dużych mocy. W podobny sposób jak laser neodymowy działają lasery, w których w różnych osnowach krystalicznych centami są jony metali ziem rzadkich.

Zastosowanie:

do spawania, w medycynie np. chirurgii, holografii, drukarkach, telekomunikacji optycznej oraz do odczytywania informacji cyfrowej.

F1.Budowa, zasada działania i zastosowanie lasera CO₂.

Aktywne przejście laserowe zachodzi pomiędzy poziomami energii, odpowiadającymi różnym rodzajom drgań oscylacyjnych cząsteczki CO2:

•liniowe symetryczne (E1)

•deformacyjne poprzeczne (E2) (jednokrotnie zdegenerowane)

•podłużne asymetryczne (E3).

Przejście laserowe zachodzi pomiędzy stanami drgań asymetrycznych i symetrycznych. Laser CO2-jest czteropoziomowy.

Laser molekularny (CO2)- laser gazowy, w którym ośrodkiem czynnym jest mieszanina CO2, azotu, wodoru i helu. Emituje falę w zakresie podczerwieni. Poziomy laserowe odpowiadają energiom drgań cząsteczki CO2. Cząsteczki azotu przekazują energię bezpośrednio na górny poziom wzbudzony cząsteczek CO2 co umożliwia uzyskanie inwersji obsadzeń.
Zastosowanie:
- cięcie, spawanie-

- nawęglanie

- chirurgia tzw. Nóż laserowy

- kosmetyka: usuwanie brodawek, tatuaży, blizn.

Laser ekscymerowy :

Ten laser pracuje na mieszance gazu obojętnego, gazu reaktywnego i gazu buforowego.

Ekscymery utworzone w warunkach pobudzenia elektrycznego mogą istniec jedynie w stanie wzbudzonym

Akcja laserowa w cząsteczce ekscymeru zachodzi dzięki temu, że ma ona skojarzeniowe stany wzbudzone lecz nieskojarzeniowe stany podstawowe.

W stanie wzbidzonym atomy gazów szlachetnych mogą tworzyc czasowo skojarzone cząstki (dimery) lub kompleksy z halogenami.

Zastosowanie: fotolitografia układwó VLSI, medycyna.

Co to jest inwersja obsadzeń w generacji wiązki laserowej?

Gdy w ośrodku jest więcej atomów w stanie wzbudzonym niż w stanie podstawowym zachodzi inwersja obsadzeń poziomów energetycznych.

Wskutek pobudzania zewnętrznego elektrony w atomach przechodzą do stanu metastabilnego, wytwarzając inwersję obsadzeń, która zapewnia lawinową emisję promieniowania o tej samej długości fali.

Inwersja obsadzeń jest warunkiem koniecznym dla wystąpienia akcji laserowej!

Z czego wynika szerokość linii widmowej promieniowania laserowego?

Absorbcja i emisja wymuszona mają charakter rezonansowy - wzmacnianie lub pochłanianie może być promieniowaniem o czestotliwości odpowiadającej czstotliwości emisji spontanicznej. Jest to jednak częstotliwośc z pewnego zakresu wartości delta V - naturalnej linii szerokości widmowej.

System kwantowy może pozostawac w stanie wzbudzonym przez określony czas - czas życia stanu wzbudzonego (górnego) tg oraz dolnego poziomu energetycznego td.

Im krótszy czas życia w stanie wzbudzonym, tym wieksza jest szerokośc linii.

Całkowita naturalna szerokośc linii :

Które z zastosowań laserów uważam za b. ważne, jakie zjawiska fizyczne występują w tym zastosowaniu?

Laserowe cięcie metali.

Zjawiska fizyczne:

• odparowywanie,

• topnienie

• absorpcję fotonów

• emisja spontaniczna,

• emisja wymuszona.

Jakie podejście do obliczenia konduktywności zastosował Bloch?

W krysztale funkcja falowa elektronu jest postaci :

Wnioski :

1. funkcja falowa elektronu jest falą płaską, modulowaną przez funckję okresową;

2. czynnik wykłądniczy odzwierciedla swobodę poruszania się elektronu w krysztale;

3. czynnik okresowy przypomina powiązaniach elektronu z jądrami. Im bardziej elektron jest swobodny, tym jest bliższa stałej.

Co to są mody poprzeczne i podłużne?

Mody - w ruchu falowym rodzaj drgania, czyli fali stojącej wzbudzanej w rezonatorze, jeśli rezonator jest pobudzany do drgań przez fale z pewnego zakresu długości.

Mody poprzeczne różnią się między sobą nie tylko częstotliwością ale również rozkładami pól w przekroju poprzecznym.

Mody podłużne różnią się od siebie jedynie wartościami częstotliwości. Różnym modom podłużnym odpowiadają te same rozkłady pól w przekroju poprzecznym

1. Co wiemy o zachowaniu się elektronów w sieci krystalicznej na podstawie modelu Kroniga - Penneya?

Model Kroniga - Penneya - służy do opisu ruchu elektronu w polu periodycznym. W modelu tym potencjał rzeczywisty w krysztale zastępujemy nieskończoną liczbą prostokątnych barier szerokości a i b oraz wysokości U0.

2. Na jakich założeniach była oparta „klasyczna” teoria przewodnictwa Drude, jakie były tego konsekwencje?

Teoria przewodnictwa Rudego- model stosuje do elektronów klasyczną kinetyczną teorię gazów zakładając, że bezładnym ruch elektronów swobodnych w metalu odbywa się podobnie jak ruch cząsteczek w gazie. Ten model wyjaśnia przewodnictwo metali, klasyczny efekt Halla.

Jakie są przyczyny rezystywności metali zawierających domieszki?

Opór właściwy metali przy wzroście temperatury rośnie na skutek zmniejszenia ruchliwości elektronów, w różnym stopniu dla różnych metali

Wartość oporu właściwego metali w bardzo niskich temperaturach zależy w dużym stopniu od jego czystości. Niewielkie domieszki mogą silnie zmienić opór właściwy przewodników w pobliżu zera bezwzględnego.

---