Файл: Институт инженерных и цифровых технологий.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.03.2024

Просмотров: 25

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


В данной компьютерной модели для создания активной среды используется некоторый внешний источник, имеющий определенную интенсивность (уровень) накачки. Чем больше интенсивность накачки (в некоторых относительных единицах), тем больше электронов «перебрасывается» с нижнего уровня на верхний. Обратите внимание, что инверсная заселенность уровней создается не сразу, а спустя некоторое время после включения генератора, создающего накачку с постоянной интенсивностью. Это время составляет 40–50 секунд. Только спустя это время в модели заканчивается переходной процесс и коэффициент усиления перестает существенно изменяться.

Ход работы:

Эксперимент 1. Исследование резонансного поглощения ЭМИ веществом.

Таблица 2. Количество заполненных состояний нижнего уровня n1(t). Только поглощение.

t , c
0
5
10
15
20
25
30
35

1
20
14
7
3
2
0
0
0

2
20
15
8
4
2
0
0
0

3
20
11
7
1
0
0
0
0

4
20
14
9
6
4
3
1
0

5
20
15
13
11
5
3
2
0

6
20
12
5
2
0
0
0
0



20
13,5
8,16
4,5
2,16
1
0,5
0

)
0
0,39
0,9
1,49
2.22
3
3,69



Эксперимент 2. Исследование спонтанного излучения ЭМИ.

Таблица 3. Количество заполненных состояний верхнего уровня n2(t). Только спонтанное излучение.

t, c
0
5
10
15
20
25
30

1
20
11
7
3
1
0
0

2
20
10
7
3
2
1
0

3
20
9
6
2
1
0
0

4
20
12
7
4
2
2
0

5
20
12
9
5
4
2
0

6
20
11
7
3
1
0
0



20
10,83
7,16
3,3
1,83
0,83
0

)
0
0.61
1.03
1.8
2.39
3.18



Эксперимент 3. Исследование индуцированного излучения ЭМИ.

Таблица 4. Количество заполненных состояний верхнего уровня
n2(t)/ Только индуцированное(вынужденное) излучение.

t, c
0
5
10
15
20
25
30
35

1
20
10
6
3
3
1
0
0

2
20
16
8
5
2
2
1
0

3
20
11
9
3
1
0
0
0

4
20
10
5
1
1
1
0
0

5
20
14
9
6
5
2
1
0

6
20
7
6
4
3
3
2
0



20
11,3
7,16
3,6
2,5
1,5
0,6
0

)
0
0,57
1.03
1.71
2.08
2.6
3.5



Эксперимент 4. Исследование усиления ЭМИ при распространении в активной среде.

Интенсивность (уровень) накачки р (отн.ед.) = 1,5.

t(мин)
1
2
3
4
5
6
Среднее



12
11
6
9
2
13
8,83



8
9
14
11
18
7
11,16



0,6
0,8
2,33
1,22
9
0,54
2,415



100
77
73
101
76
94
86,83



174
152
148
182
156
155
161,16

K
1,74
1,97
2,03
1,8
2,05
1,65
1,873



Линии на графиках обработаны методом наименьших квадратов. Все эти эксперименты показывают экспонентальную зависимость, потому что для исчисления используется натуральный логарифм: чем меньше число внутри логарифма, тем больше значение у натурального логарифма, поэтому все графики экспериментов возрастают.


Для первого эксперимента зависимость по формулам:

Для второго эксперимента зависимость по формулам:



Для третьего эксперимента зависимость по формулам:



Определяю постоянную времени процессов поглощения (τВ):



Определяю постоянную времени спонтанного излучения (τИ):



Определяю постоянную времени индуцированного излучения (τИИ):



Из ниже приведённых формул выражаю С – константа, связанная с расстоянием проходимого ЭМИ в веществе и вероятностью поглощения фотона веществом и, вынужденного (индуцированного) перехода электрона с верхнего энергетического уровня на нижний.





















Вывод: при проведение лабораторной работы исследовали с помощью компьютерного эксперимента процессы и закономерности взаимодействия электромагнитного излучения (ЭМИ) с веществом, в частности, поглощения и усиления этого излучения при распространении в активной среде. Проводили эксперименты с процессами: поглощения, вынужденного излучения, спонтанного излучения и усиление света, рассчитали постоянную времени процессов. Постоянную времени процессов поглощения (τВ): 17,96 секунд, постоянную времени спонтанного излучения (τИ):20,66 секунд, постоянную времени индуцированного излучения (τИИ): 17,81 секунд.

Смотрите также файлы