|
квантові генератори, або лазери. Розглянемо коротко фізичні основи їх дії.
Припустимо, що є деяка система атомів (молекул чи йонів), здатна мати лише два енергетичні рівні (стани): нижній рівень Ех, який відповідає стаціонарному, незбудженому стану, і верхній рівень Е2, який відповідає збудженому стану. Відомо, що електрон може здійснювати переходи між цими рівнями. Однією з причин, яка викликає такі переходи, може бути дія на електрон світла. Результат цієї дії залежить від того, на якому рівні в початковий момент перебуває електрон. Якщо електрон міститься на нижньому рівні, то під дією світла цілком певної довжини хвилі він перейде на верхній, поглинувши квант енергії. Цей процес є звичайним поглинанням світла, наприклад у. кольоровому склі, яке пропускає світло лише того кольору, в який воно саме забарвлене, і поглинає решту кольорів.
Якщо ж електрон атома чи молекули в момент дії на нього світла перебуває на верхньому рівні, то світло змусить електрон «перестрибнути» на нижній рівень і випромінити таку саму світлову хвилю, яка впала на атом. Виникаюча під час такого випромінювання світлова хвиля не відрізняється від падаючої на атом хвилі ні частотою, ні фазою, ні поляризацією. Якщо на верхньому рівні перебуває одночасно велика кількість електронів, то під дією світла всі вони строго синхронно переходять на нижній рівень, випромінюючи однакові електромагнітні хвилі, які не можна відрізнити від тих, що падають на систему. Такий процес, названий вимушеним випромінюванням, є найбільш важливим для створення квантових генераторів світла.
Отже, під дією світла електрони, які перебували на нижніх рівнях, переходять на верхні, поглинаючи енергію світла, а електрони, які перебували на верхніх рівнях, переходять на нижні, випромінюючи світло і збільшуючи цим самим енергію падаючого світла. Таким чином, процеси поглинання і випромінювання світла конкурують між собою. А оскільки електронів на нижніх рівнях більше, ніж на верхніх, то переважатиме поглинання світла. Щоб дістати підсилення світла, необхідно знайти спосіб відсортувати збуджені атоми, тобто створити активне середовище, в якому переважали б збуджені атоми. Якщо пропускати крізь таке середовище проміння з відповідною переходові частотою, воно підсилюватиме це випромінювання.
Такий метод підсилення випромінювання знайшов застосування в молекулярних генераторах, де здійснюється сортування молекул аміаку, попередньо підігрітого в спеціальній печі. Молекули аміаку, переведені в різні енергетичні стани,
|
|