Лазерная технология - важнейшая отрасль современного естествознанияСтраница 1
ПЛАН:
1.Особенности лазерного излучения.
2.Природа лазерного излучения.
3.Разновидности лазеров.Полупроводниковые лазеры.
- 3 -
Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений,послуживших основой для создания удивительного прибора-оптического квантового генератора,или лазера.
лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча.Само слово “лазер” составлено из первых букв английского словосочетания,означающего”усиление света в результате вынужденного излучения”.
Действительно, основной физический процесс, определяющий действие лазера, - это вынужденное испускание излучения. Оно происходит при взаимодействии фотона с возбужденным атомом при точном совпадении энергии фотона с энергией возбуждения атома (или молекулы)
В результате этого взаимодействия атом переходит в невозбужденное состояние, а избыток энергии излучается в виде нового фотона с точно такой же энергией, направлением распространения и поляризацией,как и у первичного фотона. Таким образом, следствием данного процесса является наличие уже двух абсолютно идентичных фотонов.При дальнейшем взаимодействии этих фотонов с возбужденными атомами,аналогичными первому атому, может возникнуть “цепная реакция” размножения одинаковых фотонов,“летящих” абсолютно точно в одном направлении, что приведет к появлению
узконаправленного светового луча.Для возникновения лавины идентичных фотонов необходима среда,в которой возбужденных атомов было бы больше,чем невозбужденных, поскольку при взаимодействии фотонов с невозбужденными атомами происходило бы поглощение фотонов.Такая среда
называется средой с инверсной населенностью уровней энергии.
Итак, кроме вынужденного испускания фотонов возбужденными атомами происходят также процесс самопроизвольного, спонтанного испускания фотонов при переходе возбужденными атомами в невозбужденное состояние и процесс поглощения фотонов при переходе атомов из невозбужденного состояния в возбужденное. Эти три процесса, сопровождающие переходы атомов в возбужденные состояния и обратно, были постулированы А. Эйнштейном
в 1916 г.
Если число возбужденных атомов велико и существует инверсная выделенность
уровней (в верхнем, возбужденном состоянии атомов больше,чем в нижнем,
невозбужденном), то первый же фотон, родившийся в результате спонтанного излучения, вызовет всенарастающую лавину появления идентичных фотонов. Произойдет усиление спонтанного излучения.
На возможность усиления света в среде с инверсной населенностью за счет вынужденного испускания впервые указал в 1939 г. советский физик