Лазеры. Свойство лазерного излучения.

Если на атом, находящийся в возбужденном состоянии 2, действует внешнее излучение с частотой, удовлетворяющей условию h=E₂-E₁, то возникает вынужденный переход в основное состояние 1 с излучением фотона той же энергии h=E₂-E₁. При подобном переходе происходит дополнительное излучение атомом еще одного фотона, под действием которого произошел переход. Возникшее в результате таких переходов излучение называется вынужденным. Оптическими квантовыми генераторами (генераторами когерентного света) называются источники света, работающие на основе эффекта вынужденного излучения в активной среде с инверсной заселенностью энергетических уровней. ОКГ, работающие в оптическом диапазоне, называются лазерами. Состоянием с инверсной заселенностью называется неравновесное состояние системы, при котором число атомов в возбужденных состояниях было бы больше, чем их число в основном состоянии. Лазерное излучение обладает следующими свойствами: 1) временная и пространственная когерентность. Время когерентности составляет 10^-3 с, что соответствует длине когерентности порядка 10⁵ м, т.е. на семь порядков выше, чем для обычных источников света.

2) Строгая монохроматичность

3) Большая плотность потока энергии. 4) Очень малое угловое расхождение.

Принцип действия лазеров.

Оптическими квантовыми генераторами (генераторами когерентного света) называются источники света, работающие на основе эффекта вынужденного излучения в активной среде с инверсной заселенностью энергетических уровней. ОКГ, работающие в оптическом диапазоне, называются лазерами. Процесс перевода среды в инверсное состояние, необходимое для работы ОКГ, называется накачкой усиливающей среды. Практически накачка осуществляется по трехуровневой схеме ОКГ. Лавинообразное нарастание интенсивности в активной среде означает, что такая среда действует как усилитель электромагнитных волн. Эффект усиления света в ОКГ увеличивается при многократном прохождении света через один и тот же слой усиливающей среды. Для этого по краям оптически активной среды

ставят два параллельных или вогнутых зеркала на

о бщей оптической оси, одно из кото-

рых полностью непрозрачно, а второе полупрозрачно. Фотон, движущийся параллельно оси активной среды, рождает лавину фотонов, летящих в том же направлении. Часть этой лавины пройдет через полупрозрачное зеркало 3 наружу, а часть отразится и будет нарастать в активной среде. Часть лавины фотонов, дошедших до сплошного зеркала 2 , поглотится в нем, но после отражения усиленный поток фотонов будет двигаться так же как и первоначальный фотон. Фотоны, летящие под углом к оси активной среды, создают потоки фотонов, которые после многократных отражений выходят из активной среды и в усилении света не участвуют.

Атомное ядро. Дефект массы и энергия связи.

Атомное ядро состоит из элементарных частиц – протонов и нейтронов. Протон имеет положительный заряд , равный заряду электрона, и массу покоя m_p=1,6710^-27 кг. Нейтрон – нейтральная частица с массой покоя m_n=m_p. Протоны и нейтроны называются нуклонами. Общее число нуклонов в атомном ядре называется массовым числом. При измерениях массы ядра измерения показали, что масса ядра меньше, чем сумма масс составляющих его нуклонов. Но так как всякому изменению массы должно соответствовать изменение энергии, то при образовании ядра должна выделяться определенная энергия. Из закона сохранения энергии вытекает и обратное: для разделения ядра на составные части необходимо затратить такое же количество энергии, которое выделяется при его образовании. Энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра. Энергия связи нуклонов в ядре E_св=[Zm_p+(A–Z)m_n–m_я]c², где m_р, m_n, m_я – соответственно массы протона, нейтрона и ядра или E_св=[Zm_Н+(A–Z)m_n–m]c², где m_Н – масса атома водорода. Величина m=[Zm_p+(A–Z)m_n]–m_я называется дефектом массы ядра. На эту величину уменьшается масса всех нуклонов при образовании из них атомного ядра.