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.
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.
در گسيل خود به خود، گسيل القايی و جذب، انرژی فوتون هايی كه مبادله می شود همواره برابر اختلاف انرژی دو ترازی است كه در آن گذار الكترون اتفاق می افتد.
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.
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:
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.
به سوالات زیر در مبحث فیزیک اتمی پاسخ دهید.
الف در اتم هیدروژن اگر الکترون از مدار \(n = 4\) به مدار \(n' = 3\) برود، طول موج گسیلی در کدام ناحیه از طیف امواج الکترومغناطیسی قرار دارد؟
فروسرخ
ب فوتون هایی که بر اثر فرآیند گسیل القایی به تراز پایین تر می روند، چه ویژگی های مشترکی دارند؟
هم بسامد، هم جهت و هم فاز