الدرس: 8-10 آلية عمل الليزر

ما اسس عمل الليزر؟

• الامتصاص المحتث
• الانبعاث التلقائي
• الانبعاث المحفز

ما الانتقالات التي تعمل على توليد الليزر وتحت أية ظروف؟

الامتصاص المحتث: هو انتقال الذرة من مستوى طاقة واطىء E₁ إلى مستوى طاقة متهيج E₂ وذلك بامتصاص فوتون طاقته تساوي فرق الطاقة بين هذين المستويين لاحظ الشكل:

أي أن:

$E_2-E_1=hf$

الانبعاث التلقائي: عندما تصير الذرة في مستوى الطاقة الأعلى (مستوى التهيج) تميل دائماً إلى حالة الاستقرار فتعود تلقائياً بعد مدة زمنية قصيرة (العمر الزمني لمستوى التهيج) إلى المستوى الأرضي وهذا يصاحبه انبعاث فوتون طاقته تساوي فرق الطاقة بين المستويين: $E_2-E_1=hf$

تكون الفوتونات المنبعثة تلقائياً مختلفة من حيث الطور والاتجاه والطاقة.

الانبعاث المحفز: عندما يؤثر فوتون في ذرة متهيجة وهي في مستوى الطاقة E₂ طاقته مساوية تماماً إلى فرق الطاقة بين E₂ والمستوى الطاقة الأوطأ E₁ فإنه يحفز الإلكترون غير المستقر على النزول إلى المستوى E₁ وانبعاث فوتون مماثل للفوتون المحفز بالطاقة والتردد والطور والاتجاه أي الحصول على فوتونين متشاكهين:

ملاحظات

اول من وضع الاساس النظري لعملية الانبعاث المحفز هو العالم انشتاين.

صمم اول جهاز ليزر من قبل العالم ميمان باستعمال بلورة الياقوت ويعرف بليزر الياقوت.

الانبعاث التلقائي ضروري لانبعاث الليزر وبدونه لن يكون خرج ليزري.

لا يشترط لحصول الانبعاث التلقائي ان يكون هناك عدد كبير من الذرات في أي من مستويات التهيج.

الانبعاث المحفز يحدث فقط اذا كان عدد الذرات المتهيجة في المستويات العليا (مستويات التهيج) اكبر مما هو عليه في المستويات الواطئة.

فوتون الانبعاث المحفز مماثل لفوتون الانبعاث التلقائي من حيث الطاقة والتردد والطور والاتجاة.

تردد فوتون الانبعاث التلقائي او الانبعاث المحفز يحسب طبقًا للعلاقة الاتية: