inversiune populației

inversiune populației.

Atunci când distribuția energiei termice mișcare aleatorie între atomii inegal. Unii dintre atomi excitați care corespunde amplasării lor în doze mai mari decât principalele niveluri de energie. În condiții de echilibru termic și absența unui câmp electromagnetic extern majoritatea atomilor are o energie minimă. Figurat vorbind, populația din nivelele superioare ale populației este mai mică decât cea mai mică.

Sub influența impactul energetic - creșterea temperaturii, iluminat, bombardament cu particule rapide - fracțiunea de atomi excitați crește, adică populația superioară crește nivelul ... Acest proces este ilustrat în Figura 102, b.

S-ar părea că, pe măsură ce temperatura crește se poate obține o astfel de distribuție a particulelor între nivelurile la care populația nivelul superior este mai mare decât cele inferioare. Dar acest lucru nu este cazul. La urma urmei, starea excitată este instabilă. Pe măsură ce populația a nivelului superior crește probabilitatea de tranziții spontane, care sunt însoțite de radiații.

In 1939, fizicianul sovietic Fabrikant a sugerat posibilitatea de a crea o astfel de distribuție a energiei a particulelor în care numărul în starea fundamentală a atomilor excitați este mai mare decât numărul de atomi (Fig. 102, c). Această stare se numește starea nivelurilor de inversiune populației (din inversio Latină - rândul său).

Să aflăm ce proprietăți speciale inerente într-un stat cu o populație de inversiune niveluri.

Propagarea luminii în substanța are loc în mod tipic de absorbție a luminii. Acest lucru se datorează echilibrului termodinamic în numărul atomilor excitați în materialul este mult mai mare decât numărul de excitat și astfel mai mulți fotoni interacționează cu atomii neexcitat, m. E. Substanța absorbantă.

Același material cu o populație inversată a atomilor excitați este numărul de niveluri mai mari decât numărul de neexcitat. Aceasta scade probabilitatea de fotoni întâlnire cu un atom de neexcitat, m. E. Scăderea probabilitate de absorbție de fotoni. Substanța devine mai transparentă sau chiar posibilitatea de a amplifica lumina. Într-adevăr, în cazul în care se mișcă foton a cărui energie este exact egală cu diferența dintre energiile atomilor în stările (Fig. 102), apoi interactioneaza cu un atom excitat, un foton va cauza emisie stimulată. Ca urmare, al doilea va fi același fotonul. Interactiunea cu ceilalți doi atomi excitați, acești doi fotoni provoca aprinderea intermitentă a doi atomi. În cele din urmă, în loc de un singur foton dintr-o substanță eliberată mulți fotoni, care este o lumină mai puternică. amplificarea luminii promovat de faptul că fotoni cu frecvență

slab absorbită de substanță. Miercuri se numește activ în cazul în care este mai mare decât numărul de fotoni stimulate numărul absorbit.

Aceste caracteristici ale mediului, cu o populație nivelurile răsturnate au fost stabilite în 1951 de către VA Fabrikant, MM Vudynskim și F. A. Butaevoy.

În 1964, Comitetul de Stat pentru invenții și descoperiri acești oameni de știință au dat la gradul de deschidere, în care, în special: „INSTALAȚII necunoscut anterior fenomenul de amplificare a undelor electromagnetice la trecerea prin mediul în care concentrația de particule sau sistemele lor, la un nivel de energie superior corespunzătoare excitonilor este excesivă în comparație cu concentrația în starea de echilibru ".