ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.03.2024
Просмотров: 38
Скачиваний: 0
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
із речовиною
Для характеристики вимушених процесів поглинання i випромінювання вводиться поняття поперечних перерiзiв (або поперечників).
Якщо позначити імовiрнiсть вимушеного переходу 1→2 через dW12, то
dW12 12 ( )I ( ) d
Iнтегруючи iмовiрнiсть переходу за всiма частотами, отримуємо повну iмовiрнiсть переходу
W12 12 ( )I ( ) d
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
|
із речовиною |
|
Припускаючи, що перехід випромінювання має
настільки вузький спектр (iз максимумом при ω = ω0),
поперечник поглинання σ12 пiд інтегралом можна прийняти
сталим:
W12 12 ( 0 )I
де I I ( ) d– енергiя, що проходить через 1 см2 в
одиницю часу.
Взаємодія випромінювання |
|
Квантова електроніка |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
із речовиною |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перетин поглинання пов’язаний з коефiцiєнтом |
|||||||||||||
поглинання наступним спiввiдношенням |
|
|
|
|
|||||||||
k |
|
|
( |
) |
n |
g1 |
n |
|
|
|
|
||
|
12 |
|
|
2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1 |
g2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
звідки, враховуючи, що |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2c3 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
A |
||||
g1B12 g2 B21 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
21 |
|
|
3 |
21 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отримуємо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
) |
|
|
nB12 |
g( |
) |
|
|
||||
12 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
із речовиною
За звичайних умов при термодинамiчнiй рiвновазi розподіл
населеностi атомних рiвнiв підпорядковуються закону Больцмана. Тому за умови hν >> kT
k |
12 n1 |
n2 |
g1 |
12 N |
g2 |
k
N
Величина σ12 = k(ω)/N характеризує здатнiсть кожної iз
часток поглинати електромагнiтну енергiю на частотi ω. Вона має
розмiрнiсть площини i називається поперечним перерiзом або
просто перетином поглинання.
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
із речовиною
Максимальне поглинання буде спостерiгатися на частотi поблизу максимуму спектральної лiнiї, тодi для лоренцевої форми спектральної лiнiї маємо наступний
показник поглинання для максимуму спектральної лiнiї
c 2
21 |
4 |
2 2 |
n 2 СП |
|
|||
|
|
21 Л |
21 |
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
із речовиною
Поглинуте системою частинок випромінювання
обов’язково порушує теплову рівновагу. У випадку, коли імовiрнiсть вимушених переходів стає рівнозначною з
iмовiрнiстю релаксаційних переходів, рівноважний розподіл
населеності помітно спотворюється. Це приводить до насичення показника посилення та поглинання і для
зовнішнього поля система просвітлюється:
n1 |
|
n2 |
0 |
|
g1 |
|
g |
2 |
|
|
|
|||
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
із речовиною
Для кiлькiсної характеристики насичення вводять деяку
ефективну характеристику насичення:
I S |
1 c |
Л |
||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
B12 |
|
|
|
|
||
що є густиною потоку енергiї або iнтенсивнiстю насичення.
I S |
h |
|
|
||
2 |
||
|
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
|
із речовиною |
|
I I0 exp |
z |
Принципова схема оптичного квантового генератора
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
|
із речовиною |
|
I I0 exp |
z |
|
1 |
ln |
1 |
|
- амплітудна умова початку генерації |
|
ПОР |
2L |
r отрr отр |
||||
|
|
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
2 N, N 1, 2,3.... - фазова умова початку генерації |
ДЗ1 |
ДЗ2 |
Взаємодія випромінювання |
Квантова електроніка |
|
із речовиною
Створення інверсійної населеності при непружній взаємодії часток в газовому розряді