Спонтанное и вынужденное излучение: принцип работы лазера

Лазерное излучение — это физический процесс, ответственный за создание интенсивного, высоконаправленного, монохроматического и когерентного пучка света. Термин «лазер» расшифровывается как «усиление света посредством стимулированного излучения». В отличие от обычных источников света, лазер производит свет посредством контролируемых атомных переходов, которые синхронно усиливают фотоны. В обычных условиях атомы в материале остаются на своем самом низком энергетическом уровне (основное состояние). При подаче внешней энергии (процесс, называемый накачкой) атомы поглощают энергию и переходят на более высокие энергетические уровни (возбужденные состояния). Некоторые возбужденные атомы быстро возвращаются в основное состояние путем спонтанного излучения, испуская фотоны случайным образом в разных направлениях. Однако в лазерном излучении ключевым процессом является стимулированное излучение. Когда фотон определенной энергии взаимодействует с возбужденным атомом, он заставляет атом перейти на более низкий энергетический уровень и испустить второй фотон, идентичный по энергии, фазе, частоте и направлению. Это приводит к усилению света. Для эффективного лазерного излучения атомы должны оставаться на более высоком энергетическом уровне достаточно долго, чтобы стимулированное излучение стало преобладающим. Этот более долгоживущий возбужденный уровень называется метастабильным состоянием. Наличие этого состояния позволяет накапливать возбужденные атомы. Когда число атомов в возбужденном состоянии становится больше, чем число атомов в состоянии с более низкой энергией, это состояние называется инверсией населенности. Это является необходимым условием для работы лазера. После достижения инверсии населенности стимулированное излучение превышает поглощение, что приводит к образованию мощного и когерентного лазерного луча. Таким образом, работа лазера зависит от: Стимулированного излучения Метастабильного состояния Инверсии населенности Внешней накачки Оптической обратной связи с использованием зеркал Вместе эти процессы обуславливают уникальные свойства лазерного света: высокую интенсивность, когерентность, монохроматичность и сильную направленность. Объяснение принципа действия лазера Что такое действие лазера в физике Спонтанное и стимулированное излучение Инверсия населенности в лазере Метастабильное состояние в лазере Принцип работы лазера Условия действия лазера Концепции физики лазеров Вывод формулы для стимулированного излучения Численные задачи по лазерам Лазер для 12 класса по физике Тема лазера в инженерной физике Концепции физики | Основные концепции физики | 9, 10, 11, 12 классы | Как понимать физику | Как изучать физику | Все образовательные советы Пакистана | Физика NEET Jeet | Четкие концепции физики | Подготовка к экзаменам | Что такое физика | Все объяснения физики | Вся физика | Самые важные темы физики | Базовые знания физики