Điều gì tạo ra các xung ánh sáng trong laser?

Điều gì tạo ra các xung ánh sáng trong laser?
Anonim

Câu trả lời:

Phát xạ kích thích kết hợp với đảo ngược dân số là cần thiết để tạo ra các xung ánh sáng trong laser.

Giải trình:

Quá trình:

Đầu tiên các nguyên tử của khí trong laser bị kích thích. Các electron tự phát ra các photon và giảm xuống mức năng lượng thấp hơn.

Trong một số trường hợp, các electron sẽ thu thập ở trạng thái cần một thời gian tương đối dài để thả ra. Khi điều này xảy ra, có thể có nhiều electron ở trạng thái kích thích này hơn ở trạng thái thấp hơn. Điều này được gọi là đảo ngược dân số.

Nếu ánh sáng có bước sóng sao cho một photon có cùng năng lượng với chênh lệch năng lượng giữa trạng thái kích thích tồn tại lâu này và trạng thái thấp hơn, nó có thể kích thích electron phát ra photon và rơi xuống từ trạng thái kích thích.

Khi electron bị kích thích rơi xuống trạng thái thấp hơn, một photon được giải phóng với cùng tần số, pha, phân cực và hướng di chuyển giống như photon kích thích nó. Điều này được gọi là phát xạ kích thích. Hiện nay có hai photon có thể kích thích các nguyên tử khác. Các nguyên tử khác được kích thích và sau đó là Bam, có rất nhiều photon pha có cùng bước sóng.

Đây là cách laser tạo ra ánh sáng kết hợp.

Khi một photon có năng lượng phù hợp (năng lượng bằng chênh lệch giữa trạng thái kích thích và trạng thái thấp hơn) tấn công một nguyên tử, nó có thể kích thích sự phát xạ, nhưng nó cũng có thể được hấp thụ (hấp thụ kích thích). Khả năng được hấp thụ bằng với khả năng phát xạ kích thích.

Vì thế, Phát xạ kích thích tỷ lệ thuận với số lượng electron ở trạng thái kích thích.

Hấp thụ kích thích tỷ lệ thuận với số lượng electron ở trạng thái thấp hơn.

Một sự đảo ngược dân số là cần thiết. Nếu có nhiều electron ở trạng thái hấp thụ kích thích ở trạng thái thấp hơn sẽ xảy ra thường xuyên hơn phát xạ kích thích và chúng ta sẽ hết photon.

Nếu bạn tò mò, các hệ số Einstien A và B được sử dụng để mô tả khả năng phát xạ tự phát và phát xạ / hấp thụ kích thích tương ứng.