Благодаря этому вынужденное излучение при некото-
рых обстоятельствах может привести к усилению внешнего излуче-
ния, прошедшего через вещество,вместо его поглощения. Поэтому
иначе вынужденное излучение называют о т р и ц а т е л ь н ы м
п о г л о щ е н и е м.
13.4.5.Для возникновения вынужденного излучения необходи-
мо наличие в веществе возбужденных атомов, т.е. атомов, нахо-
дящихся навнях в большей энергией.Обычно доля таких атомов ма-
ла. Для того чтобво усилило проходящее через него
излучение,нужно , чтобы доля возбужденных атомов была вели-
ка,чтобы уровни с большей энергией были "заселены" частицами
гуще,чем нижние уровни. Такое состояние вещества называют сос-
тоянием с инверсией н а с е л е н н о с т е й.
13.4.6.Открытие советскими физиками Фабрикантом,Вудынским
и Бутаевой явления усиления электромагнитных волн при прохож-
дении через среду с инверсией населенностей явилось основопо-
логающим в деле развития оптических к в а н т о в ы х г е н е
р а т о р о в (лазеров) крупнейшего изобретения века.
Стержень из вещества с исскуственно создаваемой инверсией
населенностей , помещенный между двумя зеркалами, одно из ко-
торых полупрозрачно - вот принципиальная схема простейшего ла-
зера.
Оптический резонатор из двух зеркал необходим для созда-
ния обратной связи:часть излучения возвращается в рабочее
тело,индуцируя новую лавину фотонов. Излучение лазера монохро-
матично и котерентно в силу свойств индуцированного излучения.
Области применения лазеров обусловлены, основными харак-
теристиками их излучения,такими как когерентность,монохроман-
тичность,высокая концентрация энергии в луче и малая его рас-
ходимость. Помимо ставших уже традиционными областей
применения лазеров,таких как обработка сверхтвердых и тугоп-
лавких материалов,лазерная связь и лоя медицина и получение
высокотемпературной плазмы,- стали определяться новые интерес-
ные сферы их использования.
Чрезвычайно перспективны разработанные в последнее время
лазеры на красителях, в отличии от обычных позволяющие плавно
изменят частоту излучения в широком диапазоне от инфракрасной
до ултрафиолетовой области спектра. Так, например, предполага-
ется лазерным лучом разрывать или наоборот, создавать строго
определенные связи.
Ведутся работы по разделению изотопов с помощью перестра-
иваимых лазеров. Меняя частоту лазеров, настраивают его в ре-
зонанс с определенным квантовым переходов одного из изотопов и
тем самым переводят изотоп в возбужденное состояние, в котором
его можно ионизировать и, с помощью электрических реакций, от-
делить от других изотопов.
А вот чисто изобретательское применение лазера в качестве
датчика давления:
А.с. 232 194: Устройство для измерения давления с частот-
ным выходом, содержащее упругий чувствительный элемент, запол-
ненный газом и соединенный через разделитель с измеряемой сре-
дой, и частотомер, отличающееся тем, что с целью повышения
точности измерений, в нем в качестве упругог чувствительного
элемента использована резонаторная ячейкагазового квантового
генератора.
В заключении следует отметить, что лазеры являются основ-
ным инструментом последований в новой области физики - нели-
нейной оптике, которая самим своим возникновением полностью
обязана мощным лазерам (см. "Эффекты нелинейной оптики").
Л И Т Е Р А Т У Р А
К 13.1.1. Г.С.Ландсберг. Оптика, М.,"Наука", 1976 г.
2. Л.Беллами. Инфракрасные спектры молекул, 1957.
3. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, "Основы инфракрасной
техники", М.,"Машиностроение", 1974.
4. В.Дитчберн, "Физическая оптика", пер. с англ.,
М., 1965.
5. А.с. 181372, 181824, 251912, 257096, 271532,
282777, 283327, 348498, 427990, 446530, 453664,
486225, 496270, 509416.
США, патенты 3554628, 3558881, 3560738, 3562520,
3796099.
К 13.2 и 13.3:
1. Г.С.Ландсберг, Оптика, М.,"Наука", 1976.
2. Р.Дитчберн, Физическая оптика, пер. с англ.,
М., 1965.
3. С.С.Бацианов, Структурная рефрактометрия, М., 1959.
4. А.с. 269357, 454511, 485076, 517786, 540276.
США, патенты 358864, 3588258, 3824017.
ФРГ ПЕТЕНТ 1249539,
К 13.4: 1. М.Борн, Атомная физика, пер.с англ., М., 1965.
2. М.А.Ельяшевич, Атомная и молекулярная
спектороскопия, М., 1962.
3. А.Н.Зайдин, Основы спектрального анализа,
М., 1965.
4. Квантовая электроника, М., "Советская
энциклопедия", 1969.
5. Б.Ф.Федоров, Оптические квантовые генераторы,
М., 1966.
6. Чернышов и др., "Лазеры в системах связи",
М., 1966.
7. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, Основы инфракрасной
техники, М.,"машиностроение", 1974.
8. Б.Лендьел, Лазеры, пер.с англ.,М.,1964.
9. А.с. 239423, 239694, 209638, 208328, 208329,
109939, 167072.
США патенты 3826576,3820897, 3826575, 3588253,
3588439, 3825347, 3588255.
14. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ФОТОХИМЕЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.
14.1.1. Фотоэффект.
Явление внешнего фотоэффекта состоит в испускании (эмис-
сии) электронов с поверхности тела под действием света; для
этого явления эксперементально установленные зависимости обь-
единяются квантовой теорией света. Свет есть поток квантов;
кванты света, попадая в вещество, поглощабтся им; избыточная
энергия передается электронами, которые получают возможность
покинуть это вещество - конечно, если энергия кванта больше,
чем работы выхода электрона (см."Электронная эмиссия"). Заме-
тим, что квантовый характер света проявляющийся в явлении фо-
тоэффекта, не следует понимать как отрицание волновых свойств
света; свет есть и поток квантов, и электромагнитная волна -
просто в зависимости от конкретного явления проявляются или
квантовые, или волновые свойства. На основе внешнего фотоэф-
фекта создан ряд фотоэлектронных приборов (фотоэлементы раз-
личного назначения, фотокатоды, фотоумножители и т.д.). Внеш-
ний фотоэффект играет большую роль в развитии электрических
зарядов; фотоэффект в газах определяет распространение элект-
рического заряда в газах при больших давлениях обуславливая
высокую скорость распространения стримерной формы разряда (ис-
кры, молнии) (1-4).
А.с. 488 718: Способ спектрометрии оптического излучения,
отличающийся тем, что с целью упрощения спектральных работ,
спектральный состав излучения определяют по кинетическим энер-
гиям фотоэлектронов генерируемых при фотомонизации атомов и
молекул.
Кроме внешнего фотоэффекта, существует внутренний фотоэф-
фект. Квант света, проникая внутрь вещества, выбивает электрон
переводя его из связанного состояния (в атоме) свободное - та-
ким образом, при облучении полупроводников и диэлектриков
из-за фотоэффекта внутри кристаллов появляются свободные носи-
тели, тока, что существенно изменяет электропроводность ве-
щества. На основе внутреннего фотоэффекта созданы различного
рода фоторезисторы-элементы, сильно изменяющие свое сопротив-
ление под действием света (5,6).
А.с. 309339: Устройство для управления световым лучом,
выполненное ввиде конденсатора между электродами которого зак-
лючен слой вещества изменяющего прозрачность под действием
электрического поля, отличающееся тем, что с целью уменьшения
габаритов, один из электродов конденсатора связанный с источ-
ником управляющей электродвижущей силы выполнен из материала,
обладающего эффектом возникновения фотоэлектродвижущей силы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67
рых обстоятельствах может привести к усилению внешнего излуче-
ния, прошедшего через вещество,вместо его поглощения. Поэтому
иначе вынужденное излучение называют о т р и ц а т е л ь н ы м
п о г л о щ е н и е м.
13.4.5.Для возникновения вынужденного излучения необходи-
мо наличие в веществе возбужденных атомов, т.е. атомов, нахо-
дящихся навнях в большей энергией.Обычно доля таких атомов ма-
ла. Для того чтобво усилило проходящее через него
излучение,нужно , чтобы доля возбужденных атомов была вели-
ка,чтобы уровни с большей энергией были "заселены" частицами
гуще,чем нижние уровни. Такое состояние вещества называют сос-
тоянием с инверсией н а с е л е н н о с т е й.
13.4.6.Открытие советскими физиками Фабрикантом,Вудынским
и Бутаевой явления усиления электромагнитных волн при прохож-
дении через среду с инверсией населенностей явилось основопо-
логающим в деле развития оптических к в а н т о в ы х г е н е
р а т о р о в (лазеров) крупнейшего изобретения века.
Стержень из вещества с исскуственно создаваемой инверсией
населенностей , помещенный между двумя зеркалами, одно из ко-
торых полупрозрачно - вот принципиальная схема простейшего ла-
зера.
Оптический резонатор из двух зеркал необходим для созда-
ния обратной связи:часть излучения возвращается в рабочее
тело,индуцируя новую лавину фотонов. Излучение лазера монохро-
матично и котерентно в силу свойств индуцированного излучения.
Области применения лазеров обусловлены, основными харак-
теристиками их излучения,такими как когерентность,монохроман-
тичность,высокая концентрация энергии в луче и малая его рас-
ходимость. Помимо ставших уже традиционными областей
применения лазеров,таких как обработка сверхтвердых и тугоп-
лавких материалов,лазерная связь и лоя медицина и получение
высокотемпературной плазмы,- стали определяться новые интерес-
ные сферы их использования.
Чрезвычайно перспективны разработанные в последнее время
лазеры на красителях, в отличии от обычных позволяющие плавно
изменят частоту излучения в широком диапазоне от инфракрасной
до ултрафиолетовой области спектра. Так, например, предполага-
ется лазерным лучом разрывать или наоборот, создавать строго
определенные связи.
Ведутся работы по разделению изотопов с помощью перестра-
иваимых лазеров. Меняя частоту лазеров, настраивают его в ре-
зонанс с определенным квантовым переходов одного из изотопов и
тем самым переводят изотоп в возбужденное состояние, в котором
его можно ионизировать и, с помощью электрических реакций, от-
делить от других изотопов.
А вот чисто изобретательское применение лазера в качестве
датчика давления:
А.с. 232 194: Устройство для измерения давления с частот-
ным выходом, содержащее упругий чувствительный элемент, запол-
ненный газом и соединенный через разделитель с измеряемой сре-
дой, и частотомер, отличающееся тем, что с целью повышения
точности измерений, в нем в качестве упругог чувствительного
элемента использована резонаторная ячейкагазового квантового
генератора.
В заключении следует отметить, что лазеры являются основ-
ным инструментом последований в новой области физики - нели-
нейной оптике, которая самим своим возникновением полностью
обязана мощным лазерам (см. "Эффекты нелинейной оптики").
Л И Т Е Р А Т У Р А
К 13.1.1. Г.С.Ландсберг. Оптика, М.,"Наука", 1976 г.
2. Л.Беллами. Инфракрасные спектры молекул, 1957.
3. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, "Основы инфракрасной
техники", М.,"Машиностроение", 1974.
4. В.Дитчберн, "Физическая оптика", пер. с англ.,
М., 1965.
5. А.с. 181372, 181824, 251912, 257096, 271532,
282777, 283327, 348498, 427990, 446530, 453664,
486225, 496270, 509416.
США, патенты 3554628, 3558881, 3560738, 3562520,
3796099.
К 13.2 и 13.3:
1. Г.С.Ландсберг, Оптика, М.,"Наука", 1976.
2. Р.Дитчберн, Физическая оптика, пер. с англ.,
М., 1965.
3. С.С.Бацианов, Структурная рефрактометрия, М., 1959.
4. А.с. 269357, 454511, 485076, 517786, 540276.
США, патенты 358864, 3588258, 3824017.
ФРГ ПЕТЕНТ 1249539,
К 13.4: 1. М.Борн, Атомная физика, пер.с англ., М., 1965.
2. М.А.Ельяшевич, Атомная и молекулярная
спектороскопия, М., 1962.
3. А.Н.Зайдин, Основы спектрального анализа,
М., 1965.
4. Квантовая электроника, М., "Советская
энциклопедия", 1969.
5. Б.Ф.Федоров, Оптические квантовые генераторы,
М., 1966.
6. Чернышов и др., "Лазеры в системах связи",
М., 1966.
7. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, Основы инфракрасной
техники, М.,"машиностроение", 1974.
8. Б.Лендьел, Лазеры, пер.с англ.,М.,1964.
9. А.с. 239423, 239694, 209638, 208328, 208329,
109939, 167072.
США патенты 3826576,3820897, 3826575, 3588253,
3588439, 3825347, 3588255.
14. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ФОТОХИМЕЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.
14.1.1. Фотоэффект.
Явление внешнего фотоэффекта состоит в испускании (эмис-
сии) электронов с поверхности тела под действием света; для
этого явления эксперементально установленные зависимости обь-
единяются квантовой теорией света. Свет есть поток квантов;
кванты света, попадая в вещество, поглощабтся им; избыточная
энергия передается электронами, которые получают возможность
покинуть это вещество - конечно, если энергия кванта больше,
чем работы выхода электрона (см."Электронная эмиссия"). Заме-
тим, что квантовый характер света проявляющийся в явлении фо-
тоэффекта, не следует понимать как отрицание волновых свойств
света; свет есть и поток квантов, и электромагнитная волна -
просто в зависимости от конкретного явления проявляются или
квантовые, или волновые свойства. На основе внешнего фотоэф-
фекта создан ряд фотоэлектронных приборов (фотоэлементы раз-
личного назначения, фотокатоды, фотоумножители и т.д.). Внеш-
ний фотоэффект играет большую роль в развитии электрических
зарядов; фотоэффект в газах определяет распространение элект-
рического заряда в газах при больших давлениях обуславливая
высокую скорость распространения стримерной формы разряда (ис-
кры, молнии) (1-4).
А.с. 488 718: Способ спектрометрии оптического излучения,
отличающийся тем, что с целью упрощения спектральных работ,
спектральный состав излучения определяют по кинетическим энер-
гиям фотоэлектронов генерируемых при фотомонизации атомов и
молекул.
Кроме внешнего фотоэффекта, существует внутренний фотоэф-
фект. Квант света, проникая внутрь вещества, выбивает электрон
переводя его из связанного состояния (в атоме) свободное - та-
ким образом, при облучении полупроводников и диэлектриков
из-за фотоэффекта внутри кристаллов появляются свободные носи-
тели, тока, что существенно изменяет электропроводность ве-
щества. На основе внутреннего фотоэффекта созданы различного
рода фоторезисторы-элементы, сильно изменяющие свое сопротив-
ление под действием света (5,6).
А.с. 309339: Устройство для управления световым лучом,
выполненное ввиде конденсатора между электродами которого зак-
лючен слой вещества изменяющего прозрачность под действием
электрического поля, отличающееся тем, что с целью уменьшения
габаритов, один из электродов конденсатора связанный с источ-
ником управляющей электродвижущей силы выполнен из материала,
обладающего эффектом возникновения фотоэлектродвижущей силы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67