LASERi: emisia stimulată şi inversia de populaţie.

În ce de 12 lecții de fizică atomică

vom discuta despre o altă aplicație

a fi si atomice și anume lase la

cuvântul laser este un acronim

din provenit din numele în engleză

alt fenomenului de bază îl voi

citi în engleză și apoi îl voi

Explica în limba română desene

engleză fenomenul sau numai Light

amplification by stimulated emission

of radiation care tradus în românește

și explicat un pic ar însemna fenomenul

de emisie stimulată de radiații

electromagnetică de către atomi

excitați în toate lecțiile trecute

am discutat foarte des despre faptul

că atomi excitați revin în starea

fundamentală printr'o emisie de

radiații electromagnetice Deci

ultima parte a acestei definiții

nu aduce nimic nou partea importantă

este constituită de cuvintele emisie

stimulată de conceptul de emisie

stimulată pentru că în mod normal

Un atomicitate mit radiație pentru

așa numită emisie spontană și nu

stimulat vom discuta acest a noțiunii

imediat Deci la baza fenomenului

Lazăr stau două fenomene important

primul este după cum am spus deja

emisie stimulată de radiație care

se face concret se realizează concret

întruna instrument de tip laser

cu o componentă numită rezonator

Optic cel de al doilea fenomen

este așa numita inversia populațiilor

atomice care se realizează un instrument

laser print o componentă numită

sistemul de pompaj sau de excitare

care poate fi de trei tipuri Optic

electric sau Haideți să discutăm

aceste două fenomene în primul

rând emisie stimulată pornind de

la așa numita emisă spontană Care

este tipul de bază tipul fundamental

de mie de radiații decât un atom

Deci după cum am văzut dacă avem

un atom ce se află pe energie eu

nu deci energia fundamentală sau

negi excitată dar energia inițială

este unul și avem un electron pe

această pe acest nivel și el primește

energie din exterior atunci el

va acest Electro executa o tranziție

către un nivel energetic superior

pe care notăm cu e 2:00 și după

un anumit timp Care este de ordinul

10 la minus opt secunde acest electroni

va reveni pe nivelul inițial emițând

diferența de energie A 2-a minus

unu sub forme unui unei radiații

electromagnetice sau unui Foton

cu energia hazliu aceasta este

este emisie despre care am discutat

în lecțiile trecute și se numește

emisie spontană de radiații de

către un atom Haideți să vedem

acum Ce este ora de emisie stimulată

de avem aceeași situație Deci nivelul

A1 nivelul Atomic eu unul cu un

electron pe el în urma unii în

acțiune anumite cantități de energie

electronul se duce pe nivelul superior

i2 și după cum am spus după un

anumit timp de ordinul 10 la minus

opt secunde egal a revenit pe nivelul

inițial eu unu emițând această

radia diferența între emisie stimulată

este că intervenim din exterior

cu un Foton Deci avem un alt Foton

care are aceeași energie Hm dar

care provine din exterior se ciocnește

cu acest electroni și în urma acestei

interacție Electronics a kuta aceeași

tranziției către nivelul A1 Cu

emisie aceleași radiații Hașdeu

Deci avem aceeași tranziția electronului

cu emisia aceluiași pfoten dar

la baza acestui proces stă interacția

de tip elastic o ciocnire de tip

elastic cu un Foton externe cu

aceeași energie h&m aceasta este

emisie stimulată emisia stimulat

a aceeași radiații De ce am dorit

să facem acest lucru păi în primul

rând Pentru că atunci tranziția

are loc mult mai rapid Deci obținem

același proces dar împrumuți stimulat

care are loc cu o rată a procesului

mult mai mare în funcție de numărul

acestor fotonic stern Deci obținem

așa numită amplificare acestei

radiații Deci prin efectul de emisie

stimulată se obține prima parte

a efectului lasă și anume Lite

amplificat amplificarea lumii aceste

tranziții sunt într o succesiune

mult mai rapidă și cu care și ceea

ce duce la o intensitate mai mare

a radiației final foarte important

pentru ca acest proces să aibă

loc trebuie ca fotonul extern care

grăbește procesul de emisie făcând

o stimulată trebuie să aibă energia

exact egală sau precis egală cu

diferența dintre a 2 minus 1 dec

acest hazliu trebuie să fie exact

egal cu a 2 minute 1 dacă hazliu

este diferit de cine a fotonului

care stimulează tranziția este

diferită de 2 minute 1 atunci putem

avea un alt procese multe alte

procese care pot avea loc ca Spre

exemplu putem avea o tranziție

electronului pe un nivel mai superior

de câte 2 Dl cu numărul cuantic

și mai mare decât a doi deci putem

avea o tranziție către un A3 sau

putem avea o ionizare a atomului

în sensul că energia este sunt

în cât electronul să devină liber

și atomul ce ionizează deci putem

avea multe procese singurul Proces

în care noi suntem interesați bineînțeles

este tranziție electronului înapoi

în stare fundamentală cu remisia

lui hazliu și pentru ca aceasta

să aibă loc trebuie ca fotonul

Ce produce aceasta mi stimulată

să aibă și el Exact aceeași energie

și anume HD acum Haide să discutăm

despre inversia populațiilor nu

înainte de asta ai de să discutăm

conceptul de rezonator Optic deja

rezonatorul Optic este un sistem

de oglinzi Care pur și simplu reflectă

în interiorul instrumentului laser

această radiație de tip HQ amplificând

de practică amplifică numărul de

fotoni cu această energie și în

concluzie obține dacă vreți o baie

de astfel de fotoni în care materialul

nostru este imersat materialul

Ce conține atomi și în felul acesta

obținem un număr foarte mare de

astfel de tranziții a electronilor

de pe 1 pe 2 și apoi imediat înapoi

pe unul și tot așa în felul acesta

radiația cu frecvența nu și cu

energia hazliu este amplificată

în sistemul laser si ala doilea

fenomen după cum am spus este inversia

populațiilor numărul de atomi ce

au o anumită energie de excitare

E1 este dată dat de formula lui

boltzmann care spune că e Nu nu

este proporțional deci există o

constantă care nu interesează foarte

mult înmulțită cu e la minus unu

împărțit la Constanța boltzmann

înmulțit cu temperatura Deci din

nou această formulă ne spune că

dacă avem întru material atomi

de aur anumit tip numărul atomilor

excitați la energia E1 va fi dat

de această formulă de aici rezultă

că raportul dintre numărul de atomi

excitați la energia A2 și cei excitați

la energia E1 va fi egal cu e la

minus e 2-a minus 1 împărțit la

capete Constanta boli sau înmulțită

cu temperatura concret pentru a

explica vizualul dacă avem energiile

de excitare posibile ale unui atom

de voi nota jenerik cu valorile

1 a 2-a 3 b c acestea sunt nivelele

de excitare posibile a unui atom

de un anumit tip atunci formula

Volkswagen spune că cu cât nivelul

energetic este mai jos energie

este mai mică numărul este mai

mare Deci Pe măsură ce creștem

energia de excitare vom întâlni

din ce în ce mai puțin atomi având

acea energie de excitare ceea ce

are sens bineînțeles cu cât energia

este mai mare cu atât e mai costisitor

să obținem aceea energie situarea

energetic bineînțeles și în concluzie

numărul de atomi având aceeași

de excitare va fi mai mic inversia

de populație înseamnă realizarea

practică a unei situații inverse

și anume prin care să zicem nivelul

E2 în schema noastră va avea mult

mai mulți atomi decât nivelul 1

bineînțeles aceasta nu este o stare

normală conform statistici boltzmann

și trebuie să o obținem cumva felul

în care se obține această inversie

de populație în cazul desenului

nostru între nivel A1 și a2 A2

având energie mai mare și număr

mai mare de atomi pe ea ceea ce

nu e o situație naturală bineînțeles

trebuie să avem un sistem care

să mențină materialul nostru atomică

Ce conține acești atomi în această

stare excitată acest sistem care

furnizează energia necesară pentru

că această invenție de inversie

de populație să aibă loc se numește

Sistemul de pompe sau sistemul

de excitare și în funcție de felul

în care el furnizează energia necesară

atomilor pentru a se afla în stări

excitate mai înalte el poate fi

de tip Optic electric sau schimb

proprietățile radiației laser rezultă

din aceste fenomene fundamentale

În primul rând este monocromatică

după cum am explicat în această

descriere a emisiei stimulate toți

fotonii din sistem trebuie să aibă

o energie fixă hazliu și Deci o

frecvență fixă nu el este de mare

intensitate după cum am explicate

emisie stimulată ducând la amplificarea

luminii Deci intensitatea luminii

obținută este de intensitate mare

este coerentă pentru că atât radiația

Ce provoacă tranziția cât și radiația

emisă au aceeași frecvență Deci

avem lumină coerentă și prin felul

în care este formată o rază laser

este direcțional există multe aplicații

practice ale fenomenului Lazăr

număr aici câteva din varii domenii

domenii și prezint câteva imagini

în industrie razele la ce sunt

folosite în Micro electronică pentru

a imprima circuitele electronice

de dimensiuni foarte mici pe plăci

de bază care și ele devin din ce

în ce mai mici este de asemenea

folosit în tăierea cu precizie

a În special la materialul dure

ceea ce vedeți în această imagine

Deci vedeți cum o rază laser taie

pe o placă de metal un desen foarte

complicat și de dimensiuni mici

este folosit de asemeni În medicină

se folosește din 5 mai des se folosesc

din ce în ce mai des istorie laser

se folosesc clasele de asemeni

în cauterizarea unor răni sau Noir

în cauterizarea rănilor de asemeni

în medicină la serii sunt folosiți

în corectarea vederii în telecomunicații

fibrele optice folosesc raze laser

pentru a propaga informația mediile

de stocare Modern CD DVD urile

ticurile de memorie hard Hard drive

rele și așa mai departe folosesc

lasere pentru atât pentru a imprima

informația cât și pentru a ucide

e ce vedeți aici este un astfel

de exemplu și bineînțeles există

tot felul de aplicații comerciale

Spre exemplu codurile de bare de

pe toate produsele pe care le cumpărați

în supermarket sunt citite către

o rază laser