Читальный зал -->  Наземные лазерные дальномеры 

1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

Глава 1.

ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО

ЛАЗЕРОВ

1.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ЛАЗЕРА

Хотя прошло всего около двадцати пяти лет с момента рождения лабораторных макетов квантовых генераторов и усилителей, они настолько прочно вошли в по-, вседневную .жизнь людей, что уже не только в научных и учебных институтах им уделяется значительное внимание, но и в школьных курсах физики рассказывают о принципах работы и устройстве этих приборов. Напомнил?, что в основе положена квантовая теория, разработанная А. Эйнштейном, П. Бором, М. Планком и другими учеными.

В любом физическом теле, твердом, жидком или газообразном, молекулы движутся, колеблются, вращаются; то же делают и атомы. А в атомах перескакивают с орбиты на орбиту электроны, при этом они обмениваются энергией.

В соответствии с квантовой теорией излучения энергия элементарных излучателей может изменяться только скачками, кратными некоторому значению, постоянному для данной частоты излучения. Минимальная порция энергии называется квантом энергии. Обозначается квант следующим образом: энергия равна произведению частоты на некоторую постоянную, называемую постоянной Планка:

E = hv,

здесь h - постоянная Планка, численное значение

6,6-10-* Дж-с, V -частота электромагнитного излучения.

При этом излучение рассматривается как поток элементарных частиц, которым присвоено названиеф ото н а. Фотоны обладают количеством движения

где с - скорость света.

Эти формулы поражают своей простотой, хотя описывают явления с такими сложными объектами, как фотоны. Формулы являются основными в квантовой теории света, ибо они связывают энергию кванта света с частотой, а также длиной волны, поскольку

he hv=-.

где к - длина плоской монохроматической волны.

Таким образом, фотон является одновременно и частицей, и волной, т. е. признается возможным соединение в одном объекте волновых и механических свойств, вытекающее из постулатов принципиально новой науки о микромире - волновой, или квантовой, механики.

Взаимодействие элементарных излучателей (назовем их микросистемой) и света характеризуется энергией и импульсом как микросистемы, так и кванта.света. Причем эти параметры оцениваются и до, и после столкновения кванта и микросистемы. Сталкиваясь с микросистемой, квант света возбуждает атомы и молекулы, отдавая им свою энергию. Наиболее сильное (резонансное) взаимодействие происходит тогда, когда частота колебаний кванта света совпадает с одной из собственных частот колебаний электронов микросистемы. В этом случае атомы и молекулы, находясь в возбужденном состоянии, становятся вторичными излучателями квантов. При взаимодействии света и микросистемы происходит обмен энергией, при котором рождаются одни и уничтожаются другие кванты света. В соответствии с законом сохранения энергии возможны три вида взаимодействия. При первом виде взаимодействия наблюдается полное поглощение кванта света микросистемой - энергия микросистемы возрастает. При втором виде взаимодействия происходит лишь частичное поглощение энергии, а часть

ооооо- --оо

Рис. 1. Схема двухуровневой-энергетичевкой системы

энергии рассеивается. Б третьем случае поглощение энергии идет с последующим испусканием ее - наблюдается излучение света.

Эти рассуждения относительно взаимодействия квантов света и микросистемы справедливы для анализа взаимодействия системы с электромагнитными колебаниями как видимого диапазона, так и для анализа взаимодействия с электромагнитными колебаниями ультрафиолетового, инфракрасного и сверхвысокочастотного диапазонов.

Важным остается следующий вывод: электромагнитное излучение, взаимодействуя с микросистемой, изменяет ее внутреннюю энергию. Поскольку микросистема включает в себя молекулы, атомы, ионы и электроны, то их энергетическое состояние (в полном соответствии с квантовой природой материи и энергии) можно представить в виде дискретного ряда энергии, обозначаемой на рис. 1 в виде энергетических уровней. Таким образом, можно отметить, что внутренняя энергия системы квантована. Частицы обозначаются кружочками и располагаются на соответствующих уровнях. Они могут совершать переход с одного уровня на другой. При этом переходе либо излучается энергия, либо поглощается, что соответствует вполне определенному движению и ориентации частиц.

Изменение движения и ориентации может иногда происходить одновременно. На рисунке показана схема двухуровневой энергетической системы. Энергию частиц, находящихся на нижнем уровне, обозначим через Ei, а энергию частиц, находящихся на верхнем уровне, через

1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.