Home » Articole » Articole » Știință » Fizica » Laser » Fizica laserilor – Emisie stimulată

Fizica laserilor – Emisie stimulată

postat în: Laser 0

Electronii și modul în care aceștia interacționează cu câmpurile electromagnetice sunt importante în înțelegerea noastră a chimiei si fizicii.

În fizica clasică, energia unui electron care orbitează în jurul unui nucleu atomic este mai mare pentru orbite mai depărtate de nucleul unui atom. Efectele mecanice cuantice forțează electronii să ocupe poziții discrete in orbitali. Astfel, electronii se găsesc pe nivele de energie specifice ale unui atom, dintre care două sunt arătate mai jos:

Emisia_stimulata

Când un electron absoarbe energie, fie din lumină (fotoni) fie din căldură (fononi), primește acea cantitate incidentă de energie. Dar tranzițiile sunt permise doar între nivelele de energie discrete, cum ar fi cele două de mai sus. Acest lucru duce la apariția liniilor de emisie și a liniilor de absorbție.

Atunci când un electron este excitat de la un nivel de energie inferior la unul mai mare, nu va rămâne așa permanent. Un electron într-o stare excitată poate ajunge într-o stare de energie mai mică, care nu este ocupată, în conformitate cu o anumită constantă de timp ce caracterizează această tranziție. Când un astfel de electron ajunge într-o astfel de stare fără influențe externe, emițând un foton, acest fenomen se numește „emisie spontană”. Faza asociată cu fotonul care este emis este aleatoare. Un material cu mulți atomi într-o astfel de stare excitată poate conduce astfel la radiații cu un spectru foarte limitat (focalizate pe un singură lungime de undă a luminii), dar fotonii individuali nu au nicio relație de fază comună și vin din direcții aleatorii. Acesta este mecanismul pentru fluorescență și emisie termică.

Un câmp electromagnetic extern la o frecvență asociată cu o tranziție poate afecta starea mecanică cuantică a atomului. Când electronul din atom face o tranziție între două stări staționare (dintre care niciuna nu prezintă un câmp dipol), se intră într-o stare de tranzitie care are un câmp dipol, și care acționează ca un dipol electric mic, iar acest dipol oscilează la o frecvență caracteristică. Ca răspuns la câmpul electric extern la această frecvență, probabilitatea atomului de a intra în această stare de tranziție este mult crescută. Astfel, rata de tranziții între două stări staționare crește datorită emisiilor spontane. O astfel de tranziție la starea superioară este numită absorbție, și distruge un foton incident, (energie fotonului ajută la creșterea energiei stării superioare). O tranziție de la o stare de energie superioară la una mai mică produce un foton suplimentar; acesta este procesul de emisie stimulată.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *