Co to jest inwersja obsadzeń w generacji wiązki laserowej?

Gdy w ośrodku jest więcej atomów w stanie wzbudzonym niż w stanie podstawowym zachodzi inwersja obsadzeń poziomów energetycznych.

Wskutek pobudzania zewnętrznego elektrony w atomach przechodzą do stanu metastabilnego, wytwarzając inwersję obsadzeń, która zapewnia lawinową emisję promieniowania o tej samej długości fali.

Inwersja obsadzeń jest warunkiem koniecznym dla wystąpienia akcji laserowej!

. Podaj równanie Schrödingera oraz interpretację jego rozwiązania wg Maxa Borna

Jest to równanie Schrödingera zależne od czasu.

Jest to równanie Schrödingera niezależne od czasu.

Równanie Schrödingera dla 3 wymiarów.

Rozwiązaniem równania Schrödingera są funkcje falowe, których interpretacje podał Max Born:

1)Funkcja falowa Ψ zależy od współrzędnych przestrzennych i czasu

2)Amplitudy Ψ nie można wyznaczyć doświadczalnie

3)

jest prawdopodobieństwem znalezienia cząstki w czasie t w objętości dv

4)

,warunek unormowania -cząstka musi gdzieś się znajdowaćw objętości V

F8. Co wynika z rozwiązania równania Schrödingera dla elektronu w pudle potencjału?

Cząstka w studni potencjału posiada dyskretne wartości własne energii, wyznaczone przez liczbę kwantową. Jeżeli długość L pudła się zwiększa, poziomy energii zbliżają się do siebie, a cząstka uzyskuje coraz większą swobodę. Dla L=∞cząstka jest swobodna, a występujące poziomy energii tworzą widmo ciągłe. Rozwiązanie znajduje sięw postaci funkcji okresowej (np. sin):

Dla cząstki w pudle liczba węzłów funkcji ψ(x) musi być liczbą całkowitą. Im więcej węzłów tym wyższa energia.

F1.Budowa, zasada działania i zastosowanie lasera Nd:YAG.

Laser oparty na ciele stałym(krystalicznym), ośrodkiem czynnym jest granat itrowo - glinowy z domieszką neodymu. Może pracować w trybie ciągłym i impulsowym. Inwersja obsadzeń zachodzi poprzez pompowanie optyczne.

Zastosowanie:
1) Przemyśle optycznym:
Sieci światłowodowe - elementy łączone przez spawanie laserowe

Wymagana stabilność i powolna obróbka cieplna (uwaga na termiczne wypaczenia części)

Z powodu niewielkich rozmiarów ważne jest odpowiednie ustawienie elementów - szpar pomiędzy nimi

Z tego powodu celność spawania waha się od 1-2 mm do 10-20 mm w najgorszym przypadku

2)W przemyśle elektronicznym:
Hermetycznie oddzielone spawanie - komora rękawicowa - minimalizacja ilości cząsteczek zanieczyszczeń

Kończenie spawu - optymalizacja prędkości i penetracji

3)w przemyśle medycznym

Łączenie bardzo małych, cienkościennych i mechanicznie delikatnych komponentów

Rurki drenowe, cewniki, druty prowadzące itp.

Spawanie wymaga stabilnego źródła niskiej mocy

Wielkości spawu poniżej 100mm przy energii do 0,1 J

Obróbka, z powodu niewielkich rozmiarów i kruchości materiałów ma też duże znaczenie w osiągnięciu dobrych spawów

F1.Budowa, zasada działania i zastosowanie lasera CO₂.

Laser molekularny (CO2)- laser gazowy, w którym ośrodkiem czynnym jest mieszanina CO2, azotu, wodoru i helu. Emituje falę w zakresie podczerwieni. Poziomy laserowe odpowiadają energiom drgań cząsteczki CO2. Cząsteczki azotu przekazują energię bezpośrednio na górny poziom wzbudzony cząsteczek CO2 co umożliwia uzyskanie inwersji obsadzeń.
Zastosowanie:
- cięcie, spawanie-

- nawęglanie

- chirurgia tzw. Nóż laserowy

- kosmetyka: usuwanie brodawek, tatuaży, blizn.

Co to są mody poprzeczne i podłużne?

Mody - w ruchu falowym rodzaj drgania, czyli fali stojącej wzbudzanej w rezonatorze, jeśli rezonator jest pobudzany do drgań przez fale z pewnego zakresu długości.

Mody poprzeczne różnią się między sobą nie tylko częstotliwością ale również rozkładami pól w przekroju poprzecznym.

Mody podłużne różnią się od siebie jedynie wartościami częstotliwości. Różnym modom podłużnym odpowiadają te same rozkłady pól w przekroju poprzecznym

1. Co wiemy o zachowaniu się elektronów w sieci krystalicznej na podstawie modelu Kroniga - Penneya?

Model Kronika - Penneya - służy do opisu ruchu elektronu w polu periodycznym. W modelu tym potencjał rzeczywisty w krysztale zastępujemy nieskończoną liczbą prostokątnych barier szerokości a i b oraz wysokości U0.

2. Na jakich założeniach była oparta „klasyczna” teoria przewodnictwa Drude, jakie były tego konsekwencje?

Teoria przewodnictwa Rudego- model stosuje do elektronów klasyczną kinetyczną teorię gazów zakładając, że bezładnym ruch elektronów swobodnych w metalu odbywa się podobnie jak ruch cząsteczek w gazie. Ten model wyjaśnia przewodnictwo metali, klasyczny efekt Halla.

1