2014-02-09
892
Рис.4.
|
Пусть удалось создать ситуацию, когда на более высоких энергетических уровнях находится больше атомов. Если записать распределение Больцмана 
для этого случая, то формально это соответствует 
.
Рис.5.
|
, 
, отсюда .
Но отрицательная температура не имеет физического смысла. Следует учесть, что понятие температуры вводится для равновесных состояний. Состояние с - неравновесное. Его можно реализовать искусственно. Заселенность уровней в этом случае инверсное (обращенное) (то есть на верхнем уровне концентрация атомов больше, чем на нижнем). Процесс перевода среды в инверсное состояние называется накачкой усиливающей среды. Накачка может в основном осуществятся двумя способами:
- используется излучение мощного источника света
- электрический разряд
Для создания инверсной заселенности уровней используют трех или четырехуровневую систему. Система с двумя уровнями непригодна. Покажем это.
Рис.6.
|
Облучая мощным источником света, атомы переводят из состояния 1 в 2. Когда населенность уровней станет одинаковой, процессы излучения и поглощения будут компенсировать друг друга.
 ,  , отсюда  .
|
Среда будет прозрачной. Интенсивность света до и после среды будет одинаковой.
Итак, основными элементами лазера будут:
- активное вещество, где можно создать инверсную заселенность
- источник накачки (оптический способ, электрический разряд)
- резонатор
