Vật lý đại cương - Cơ học lượng tử phần 1 doc

Môi trờng đảo mật độ hạt l môi trờng kích
hoạt
Hấp thụ ánh sáng bởi môi trờng
hấp thụ: bức xạ
truyền qua suy giảm
E
2
E
1
h=E
2
-E
1
Phát xạ cảm ứng: bức xạ
truyền qua mạnh lên
phát xạ
h=E
2
-E
1
kích thích
E
2
E
1
x'
0
e.II

=
I

0
I
x
>0 hấp thụ ánh sáng
<0 cờng độ ánh sáng tăng
theo bề dầy của môi trờng. Số
photon tăng thác lũ
Môi trờng kích hoạt có trạng thái đảo mật độ
hạt N
2
>>N
1
x
0
e.II

=
I
0
I
x
Biểu thức cờng độ bức xạ
cộng hởng
Bộ cộng hởng - Hiệu ứng Laser
-Môitrờng kích hoạt khí, lỏng hoặc rắn
-Cơchếbơmnănglợng cung cấp cho môi
trờng
-Bộcộnghởng khuyếch đại chùm bức xạ
truyền qua
Gơng

phản xạ
100%
Gơng phản
xạ 50%
L
2
nL

=
Môi trờng
kích hoạt
Máy phát Laser:
6.5. Cơ chế bơm - Phát xạ cộng
hởng
E
2
E
1
h=E
2
-E
1
Thời gian sống ở mức E
3
, E
4
cỡ 10
-8
-10
-9

s v
nhảy xuống mức E
2
->môi trờng ở trạng thái
đảo mật độ N
2
>>N
1.
bơm lên mức E
3
, E
4
bằng
các phơng pháp: Chiếu
chùm ánh sáng mạnh vo
MT rắn, lỏng; Phóng điện
trong khí, bán dẫn
Thời gian sống ở mức E
2
cỡ 10
-3
s v nhảy xuống
mức E
1
khi có kích thích
Phát xạ cộng hởng: Laser phát ra
E
4
E
3

6.6. LASER hång ngäc
λ=692.7nm
694.3nm
II
I
III
Cr
+++
Møc c¬ b¶n
(10
-7
s) τ
I
& τ
II
<< τ
III
(10
-3
s)
Al
2
O
3
pha t¹p 0.03-0.05% Cr
2
O
3
LASER xung : Khi tõ tr¹ng th¸i III nh¶y vÒ
tr¹ng th¸i c¬ b¶n ph¸t ra chíp s¸ng loÐ.

V
Neon
xanh
6.7. LASER Hêli-Neon
90%He+10%Ne
áp suất cỡ 1.1mmHg
eV
19.81 He (I) vađập Ne(II)
Ne(IV)
Ne(III)
LASER bán dẫn
V dẫn
V Hoá trị
mức donor E
2
mức Acceptor E
1
p
n
Đảo mật độ giữa vùng hoá trị v vùng dẫn
=632.8nm
h=E
n
-E
h
Đảo mật độ giữa Ne(IV) v Ne(III)
6.8. Các tính chất u việt của Laser
1. Tính định hớng cao: ở nhiệt độ phòng độ
mở 0.01
o

2. Tính kết hợp cao: Hiệu pha trong khoảng hai
thời điểm luôn không đổi, độ đơn sắc cao ~
(10
-18
-10
-20
)m. / ~ 10
-15
3. Tính kết hợp không gian cao: trong khoảng
cách L=100km giữa hai điểm hiệu pha không
đổi. CờngđộánhsángcựclớnE~10
7
V/m
công suất đạt 10
12
W.
4. Hiệu suất: Heli-Neon 1%, CO
2
-N đạt 10-
20%, Bán dẫn 40-100%
5. Bức xạ cờng độ cao ở chế độ liên tục,
6.9. ứng dụng của LASER
a, Trong kỹ thuật đo lờng chính xác, in chụp v
tạo ảnh: ảnh vết sáng trên mặt trăng của tia laser
nhỏ hơn của vết do sóng điện từ cùng điều kiện
5000 lần
Điều khiển từ xa
Bom laser
c=(2997924581)m/s
Điều biên AM, Điều tần FM, Chế độ xung cực

ngắn 6.10
-15
s(femtosecond)
b, T¹o ¶nh 3 chiÒu honogram
nguån laser
g−¬ng B
g−¬ng A
Phim
c, Kỹ thuật thông tin
Góc mở nhỏ, tần số cao (= 10
6
tầnsốVT)-
>200kênh TH
Truyền lợng thông tin lớn, tốc độ cao theo cáp
quang
d, Cờng độ lớn 10
17
W/cm
2
: ứng dụng trong kỹ
thuật gia công vật liệu, vi phẫu thuật
e, Trong các ngnh khoa học kỹ thuật khác, nh
vật lý:
Nhiệt độ cao: tập trung năng lợng trên
2
Kích thích v chọn lọc trong phản ứng hoá học
với sự tham gia của đồng vị nhất định
Trong sinh học: chiếu rọi các tế bocỡ
micromet
Tần số cao dùng tách các đồng vị phóng xạ

f, Quan s¸t sù chuyÓn dêi nhiÒu photon
i
f
ω
h
hÊp thô mét
photon
i
m
f
f
1
ω
h
2
ω
h
hÊp thô hai
photon
qua tr¹ng th¸i
trung gian m; Δt
~10
-8
s
Photon thø 2 kÞp
®Õnn©nglªn
møc f
i
m
f

2
ω
1
ω
Δt ~10
-15
s
tr¹ng th¸i trung gian
m
kh«ng quan s¸t
®−îc
photon thø 2 ®Õn
trong kho¶ng Δt
~10
-15
s
g, Quang häc phi tuyÕn: Khi chiÕu laser vμo
chÊt ®iÖn m«i g©y ra vÐc t¬ ph©n cùc:
EEEP
3
3
2
21
+χ+χ+χ=
cã thÓ t¹o ra tia laser cã b−íc sãng b»ng 1/2
b−íc sãng tia s¬ cÊp øng víi tia ho¹ ba
tsinEE
0
ω=
r

r
)kxt(sinE)kxtsin(EP
2
2
0201x
−ωχ+−ωχ=
sãng lan truyÒn víi: tÇn sè b»ng tÇnsèkÝchthÝch
VÐct¬ph©ncùckh«ng ®æi
Sãng ho¹ ba thø 2 cã tÇn sè gÊp ®«i tÇnsèsãng
kÝch thÝch
)kx2t2(cosE
2
1
E
2
1
)kxtsin(EP
2
2
02
2
0201x
−ωχ+χ+−ωχ=