Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Рівноважна та інверсна заселеність
|
|
Як вiдомо, бiльшiсть дослiджуваних нами систем знаходиться у станi теплової рiвноваги, а це означає, що розподiл атомiв чи молекул за енергетичними станами, або заселенiсть енергетичних рiвнiв, пiдлягає закону, який носить назву розподiла Больцмана:
(9.19)
змiст якого досить простий: iз збiльшенням енергiї заселенiсть рiвня (кiлькiсть атомiв чи молекул в даному станi) зменшується, тобто, якщо Em > En, то Nm < Nn (мал. 9.20, а). Це є так звана рівноважна заселеність енергетичних рівнів.
Як вже зазначалось, фотон з енергiєю hv = Em – En з рiвними ймовiрностями буде iндукувати переходи En ® Em та Em ® Еn. Кiлькiсть переходiв мiж рiвнями Em та En пропорцiйна заселеностi вихiдного рiвня. Завдяки тому, що Nn > Nm, поглинання зовнiшнього випромiнювання буде переважати примусове випромiнювання.
Таким чином, зовнiшнє випромiнювання при проходженнi через речовину, що знаходиться у станi теплової рiвноваги, послабляється.
Підсилення зовнішнього випромінювання можна здiйснити шляхом створення у речовинi зворотної, по вiдношенню до рiвноважної, заселеностi енергетичних рiвнiв, тобто такої, що при Em > En маємо Nm > Nn. Подібна заселеность енергетичних рiвнiв зветься інверсною (мал. 20, б). У речовинi з iнверсною заселенiстю енергетичних рiвнiв примусове випромiнювання буде перевищувати поглинання, внаслiдок чого зовнiшнє випромiнювання при проходженні через речовину буде пiдсилюватись.
Iдея В.А Фабриканта була практично здiйснена в 1954 роцi радянськими фізиками Н.Г. Басовим та А.М. Прохоровим i незалежно американським фізиком Таунсом. Ними був вперше створений мазер – генератор радiохвиль в мікрохвильовому дiапазонi. Слово “мазер” є абревіатура виразу “microwave amplification by stimulated emission of radiation”. В 1964 р. за створення мазера Н.Г. Басову,
А.М. Прохорову та Таунсу було присуджено Нобелевську премiю.
В 1960 р. Мейманом (США) був створений перший аналогiчний прилад, який працює вже в оптичному дiапазонi – лазер, або, як його ще називають, оптичний квантовий генератор.