Возбужденное состояние Невозбужденное состояние

Теоретические основы лазерных установок.

2.1.1 Физические явления при получении лазерного излучения.

В основе работы лазера используются три фундаментальных физических явления:

- спонтанное излучение,

- вынужденное излучение,

- поглощение.

Формы (способы) запасания и изменения внутренней энергии частиц:

- изменение энергии электрона,

- изменение взаимного колебательного движения атомов молекулы.

Работа оптических квантовых генераторов, лазеров, основана на использовании запасов внутренней энергии атомов и молекул вещества, представляющих собой квантовые системы. Это системы, состояние и поведение которых подчиняется законам квантовой механики. Основным свойством квантовой системы является дискретность энергетического состояния, т.е. внутренней энергии, атомов молекул, ионов вещества.

Внутренняя энергия атома, молекулы, иона определяется тем – на каких энергетических уровнях располагаются электроны. Чем дальше от ядра удалён электрон, тем на более высоком энергетическом уровне он находится, тем выше внутренняя энергия атома. Энергетические уровни имеют строго определённые дискретные значения. Электроны занимают более высокие энергетические уровни только при условии, что более низкие энергетические уровни заняты (заселены) другими электронами (например, при увеличении числа электронов в атоме при переходе от более легких к более тяжелым элементам таблицы Менделеева). Это также может произойти под влиянием внешних воздействий, когда электрону сообщается энергия извне. Поглотив энергию, электрон перейдет на более высокий энергетический уровень и частица окажется в возбужденном состоянии (или говорят, что в возбужденном состоянии окажется атом или молекула).

Однако, это не единственный способ запасания и изменения внутренней энергии частиц. В многоатомных молекулах изменение (например, увеличение) внутренней энергии может происходить за счет появления взаимного колебательного или вращательного незатухающего движения атомов молекулы.

Пример - изменение энергии молекулы СО₂ :

Рис.

Это происходит за счет поглощения энергии извне. При этом энергия электронов не изменятся, т.е. они находятся на одних и тех же энергетических уровнях.

В некоторых случаях возможно одновременное действие 1 и 2 способов изменения внутренней энергии. Изменение внутренней энергии частиц можно изобразить графически:

Дата добавления: 2014-11-29