گسیل فوتون

انواع روش های گسيل فوتون

1) گسيل خود به خود

وقتی الكترونی در تراز برانگيخته قرار داشته باشد با گسيل فوتون كاتوره ای به تراز پايين تر جهش می كند كه به آن گسيل خود به خود گفته می شود.

2) گسيل القايی

در اين نوع گسيل، يک فوتون ورودی، الكترون برانگيخته را تحريک يا (القا) می كند تا تراز انرژی خود را تغيير دهد و به تراز پايين تر برود و فوتونی هم سو با فوتون ورودی گسيل می كند.

ويژگی های گسيل القايی

1. از آنجا كه يک فوتون وارد و دو فوتون خارج می شود، تعداد فوتون ها را افزايش می دهد و نور را تقويت می كند.
2. فوتون گسيل شده در همان جهت فوتون ورودی حركت می كند.
3. فوتون گسيل شده با فوتون ورودی همگام يا هم فاز است.

لیزر (Laser): ليزر برگرفته از سرواژه های عبارت زير است:

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

ليزر، تقويت نور به وسيله ی گسيل القايی تابش است. به عبارت ديگر اگر گسيل القايی را در مجموعه ی زيادی از اتم های برانگيخته انجام دهيم تعداد زيادی فوتون همسو، هم بسامد و هم انرژی ايجاد می شود كه باريكه ای از نور تقويت شده است.

وارونی جمعيت

در گسيل القايی يک چشمه ی خارجی مناسب بايد وجود داشته باشد تا الكترون ها را به ترازهای انرژی بالاتر برانگيخته كند. اين انرژی به روش های متعددی از جمله درخش های شديد نور معمولی يا تخليه های ولتاژ بالا فراهم می شود. اگر انرژی كافی به اتم ها داده شود، الكترون های بيش تری به تراز بالاتر برانگيخته خواهند شد. چنين شرطی وارونی جمعيت ناميده می شود:

ترازهای شبه پايدار

در وارونی جمعيت الكترون ها در يک محيط ليزری بايد تعداد الكترون ها در ترازهايی موسوم به ترازهای شبه پايدار نسبت به تراز پايين تر بيش تر باشد. در اين ترازها الكترون ها در مدت زمان بسيار طولانی تری (\({10^{ - 3}}s\) ) نسبت به حالت برانگيخته ی معمولی (\({10^{ - 8}}s\) ) باقی می مانند. اين زمان طولانی تر، فرصت بيش تری برای افزايش وارونی جمعيت و در نتيجه تقويت نور ليزر فراهم می كند.

تفاوت های ليزر با نور معمولی

1. بسامد و انرژی فوتون های ليزر كاملاً خالص است. يعنی در باريكه ی ليزر فقط يک نوع فوتون مشاهده می شود اما در نور معمولی اغلب طيف وسيعی از بسامدها وجود دارد.
2. ليزر به خط راست منتشر می شود اما نور معمولی واگرايی دارد.