Излучение, атомная и ядерная физика. Бугрова А.И - 62 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

61
тока по мере прохождения света уменьшается. Случай α<0 соот-
ветствует поглощению света средой.
Если привести систему атомов в неравновесное состояние,
когда
N
1
>N
0
, то выполнится условие α>0, и среда будет не по-
глощать, а усиливать излучение. Состояние среды, при котором
N
1
>N
0
, называется состоянием с инверсной населенностью.
Привести систему в неравновесное состояние можно при
помощи внешних воздействий, например светового пучка, вызы-
вающего вынужденные переходы. Однако, если среда имеет
только два уровня, то возможно только выравнивание населенно-
стей, поскольку чем больше становится населенность верхнего
уровня (за счет поглощения), тем больше совершается переходов
на нижний уровень (с излучением) Инверсная населенность та-
ким образом достигнута быть не может.
Рассмотрим среду, имею-
щую три энергетических уровня
(трехуровневая схема
− рис.5.3):
E
0
, E
1
,
E
2
. При воздействии на
систему излучения большой
мощности с частотой
ν
02
=(E
2
−
E
0
)/h населенности
уровней
E
2
и E
0
могут выров-
няться.
ω
h
Ε
0
Ε
2
Ε
1
h
ν
Рис. 5.3
Пусть время жизни атомов
на уровне
E
2
гораздо меньше времени жизни на уровне E
1
(со-
гласно соотношению неопределенностей Гейзенберга ширина
уровня
E
2
должна быть гораздо больше ширины уровня E
1
). То-
гда в процессе спонтанных переходов атомов с уровня
E
2
на
E
1
будет происходить накопление атомов на уровне
E
1
, а при выну-
жденных переходах атомов с уровня
E
0
на уровень E
2
происхо-
дит уменьшение населенности уровня
E
0.
, В результате этого ме-
жду уровнями
E
0
и E
1
создастся инверсия населенности, которая
может использоваться для усиления света.
5.4. Принцип работы лазера 
                               61

тока по мере прохождения света уменьшается. Случай α<0 соот-
ветствует поглощению света средой.
     Если привести систему атомов в неравновесное состояние,
когда N1>N0, то выполнится условие α>0, и среда будет не по-
глощать, а усиливать излучение. Состояние среды, при котором
N1>N0, называется состоянием с инверсной населенностью.
     Привести систему в неравновесное состояние можно при
помощи внешних воздействий, например светового пучка, вызы-
вающего вынужденные переходы. Однако, если среда имеет
только два уровня, то возможно только выравнивание населенно-
стей, поскольку чем больше становится населенность верхнего
уровня (за счет поглощения), тем больше совершается переходов
на нижний уровень (с излучением) Инверсная населенность та-
ким образом достигнута быть не может.
                       Ε2             Рассмотрим среду, имею-
                                 щую три энергетических уровня
                             Ε 1 (трехуровневая схема − рис.5.3):
                      hhνω
                                 E0, E1, E2 . При воздействии на
                                 систему излучения большой
                                 мощности        с      частотой
                           Ε0    ν02=(E2−E0)/h      населенности
                                 уровней E2 и E0 могут выров-
             Рис. 5.3
                                 няться.
                                      Пусть время жизни атомов
на уровне E2 гораздо меньше времени жизни на уровне E1 (со-
гласно соотношению неопределенностей Гейзенберга ширина
уровня E2 должна быть гораздо больше ширины уровня E1). То-
гда в процессе спонтанных переходов атомов с уровня E2 на E1
будет происходить накопление атомов на уровне E1, а при выну-
жденных переходах атомов с уровня E0 на уровень E2 происхо-
дит уменьшение населенности уровня E0., В результате этого ме-
жду уровнями E0 и E1 создастся инверсия населенности, которая
может использоваться для усиления света.
                 5.4. Принцип работы лазера

Страницы