Индуцированное излучение как принцип работы лазеров

[Alexander Sikalov]

При индуцированном излучении возбуждённый атом излучает фотон без поглощения фотона-активатора.Возникает вопрос: если фотон-активатор не поглощается , то откуда берётся энергия на генерацию второго фотона?

[chebyrashka]

Дак ведь он не в стационарном состоянии. А на пару уровней выше.

[qerik]

В результате поглощения фотона атомом, у которого электроны находятся на 2,3,4... уровнях, атом испускает 2 фотона. Эти фотоны вырывают ещё 4 фотона ну и т.д., процесс лавинообразный. Тут вопросов, наверное, не возникает.

Первая эмиссия происходит в результате того, что образуется один (или несколько) нестабильный атом, который спонтанно испускает фотон, т.к. электрон у него находится в нестационарном состоянии, а любая система стремится к положению минимальной энергии.

[Alexander Sikalov]

В прцессе накачки лазеров электроны подымаються на уровень высше метстабильного , а потом ,опускаясь на метастабильный уровень, атомы излучают фотоны , которые ,однако,на практике не переводят электроны , с которым сталкиваются на более высокоэнергетическую орбиталаь, а просто приводят к нагреванию активно й среды лазера.Но почему ,ведь , столкнувшись с атомом в метастабильном состоянии , фотон должен должен был бы перевести его в состояние большей энергии?

[Shah]

во первых энергетические уровни дискретны, во вторых (сугубо имо) столкновения там нет, просто фотон мимо пролетает (аналогия очень грубая, как всегда в квантовой физике)

[qerik]

В прцессе накачки лазеров электроны подымаються на уровень высше метстабильного , а потом ,опускаясь на метастабильный уровень, атомы излучают фотоны , которые ,однако,на практике не переводят электроны , с которым сталкиваются на более высокоэнергетическую орбиталаь, а просто приводят к нагреванию активно й среды лазера.Но почему ,ведь , столкнувшись с атомом в метастабильном состоянии , фотон должен должен был бы перевести его в состояние большей энергии?

Если у фотона Eγ меньше, чем текущий энергетический уровень атома (либо равна ему), тогда "накачки" атома не произойдет.

Энергии не складываются.

Грубо: фотон с длиной 500нм может перевести на 3й уровень. Фотон с длиной 300нм может перевести на 5й.

Но 2,3,20,100 фотонов с длиной 500нм не могут перевести электрон на 5й уровень, а только накачать до 3го.

 

P.S. кпд лазеров очень невелик, далеко не все столкновения приводят к переходу атома на более высокий энергетический уровень. Это то же самое, как успех ядерной реакции при поглощении ядром нейтрона.

Изменено 7 Мая, 2012 в 11:51 пользователем qerik

[Alexander Sikalov]

Ага, понятно.Спасибо!

Изменено 7 Мая, 2012 в 12:02 пользователем Alexander Sikalov

[Alexander Sikalov]

Минутку...Но ведь если фотон ,образовавшийся вследствии перхода электрона с более высокого уровня на метастабильный, столкнётся с атомом ,пребывающим в метастабильном состоянии,то тогда энергии фотона должно быть достаточно для возбуждения атома , с которым он столкнулся?..

Изменено 7 Мая, 2012 в 12:42 пользователем Alexander Sikalov

[qerik]

Минутку...Но ведь если фотон ,образовавшийся вследствии перхода электрона с более высокого уровня на метастабильный, столкнётся с атомом ,пребывающим в метастабильном состоянии,то тогда энергии фотона должно быть достаточно для возбуждения атома , с которым он столкнулся?..

На это и есть P.S.

Не все столкновения фотонов с электронами приводят к накачке.

 

+ в структуре любого лазера есть атомы, которые напрямую не участвуют в лазерном излучении (в твердотельных лазерах на рубине их поменьше, а вот в китайских "зеленых" кристаллах - побольше), они просто поглощают фотон и не отдают, выделяя джоулевское тепло.

[Alexander Sikalov]

То есть даже при наличии достаточного количества энергии у фотона, ещё не факт что он переведёт электрон в более высокоэнергетическое состояние... Понятно.Спасибо ещё раз.