Hvad producerer lyspulser i lasere?

Hvad producerer lyspulser i lasere?
Anonim

Svar:

Stimuleret emission parret med en population inversion er nødvendig for at producere lyspulser i lasere.

Forklaring:

Processen:

Først er atomer af gassen i laseren begejstrede. Elektronerne udsender spontant fotononer og falder ned til lavere energiniveauer.

I nogle tilfælde samler elektroner i en tilstand, der tager relativt lang tid at falde fra. Når dette sker, kan der være flere elektroner i denne ophidsede tilstand end i de lavere stater. Dette kaldes en befolkningsinversion.

Hvis lys har en bølgelængde sådan, at en foton har samme energi som energiforskellen mellem denne langvarige ophidsede tilstand og en lavere tilstand, kan den stimulere elektronen til at udlede en foton og falde ned fra den ophidsede tilstand.

Når elektronen stimuleres til at falde til en lavere tilstand, frigives en foton med samme frekvens, fase, polarisering og retning af rejsen som det foton, der stimulerede det. Dette kaldes stimuleret emission. Der er nu to fotoner, der kan stimulere andre atomer. Andre atomer stimuleres og derefter Bam, der er mange i fasefotoner med samme bølgelængde.

Sådan producerer lasere sammenhængende lys.

Når en foton med den rigtige energi (energi svarende til forskellen mellem ophidset og lavere tilstand) rammer et atom, kan det stimulere emission, men det kan også absorberes (stimuleret absorption). Sandsynligheden for at blive absorberet er lig med sandsynligheden for stimulerende emission.

Derfor, Stimuleret emission er proportional med antallet af elektroner i ophidset tilstand.

Stimuleret absorption er proportional med antallet af elektroner i den lavere tilstand.

En inversion af befolkningen er nødvendig. Hvis der var flere elektroner i den lavere stat stimuleret absorption ville ske oftere end stimuleret emission og vi ville løbe tør for fotoner.

Hvis du er nysgerrig, bruges Einstien A og B koefficienterne til at beskrive sandsynligheden for en spontan emission og stimuleret emission / absorption.