Шпора по физике [3 семестр]. Интерференция света световая волна

• Название: Интерференция света световая волна
• Анкор: Шпора по физике [3 семестр].doc
• Дата: 03.02.2018
• Размер: 1.6 Mb.
• Имя файла: Шпора по физике [3 семестр].doc
• Тип: Закон; #15151
• Категория: Физика
• страница: 18 из 24

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РУБИНОВОГО ЛАЗЕРА

Al2O3; Al(+3)Cr(+3). В качестве рабочего тела используется рубиновый стержень-кристалл, в котором часть ионов аллюминия заменена ионами хрома. В рубиновом лазере ионы хрома за счет световой накачки переводятся в возбужденное состояние, а обратный процесс происходит в 2 этапа: 1) ионы хрома отдают часть своей энергии кристаллической решетке и переходят в метастабильное состояние. 2) происходит излучение с метастабильного состояния. Длина излучения λ=6943Å. Под влиянием облучения с такой длинной волны с метастабильного уровня происходит гораздо быстрее. Рубиновый лазер состоит из 3-х

частей: - рубинового стержня – это рабочее тело лазера,

- импульсной ксиноновой лампы для световой накачки

с частотой в несколько импульсов в минуту, - 2-х

плоских зеркал для осуществления обратной связи.

Зеркала с диэлектрическим покрытием. Однопрозрачное, другое – полупрозрачное для видимого излучения. Торцы рубинового стержня тщательно отпалированы и параллельны.

Под влиянием световой накачки ионы

хрома переходят в возбужденное состояние.

Световая накачка дает широкий спектр

частот с max 5600Å. Стрелка ∆W13

символизирует вынужденный переход в

возбужденное состояние на уровень 3.

Время жизни в возбужденном состоянии

10(с.-8)с, по истечении которого некоторая незначительная часть ионов хрома самопроизвольно перейдет в основное состояние A31. Однако большая часть ионов хрома самопроизвольно перейдет на 2-ой метастабильный уровень A32. Вероятность этого перехода A32 много больше, чем A31. Т.о. происходит инверсия уровней 1 и 2. Если ион хрома самопроизвольно перейдет в основное состояние, то при этом будет излучаться квант с λ=6943Å – стрелка A21. Под действием этого кванта начинают происходить вынужденные переходы из 2 в 1, которые в свою очередь вызывают новые вынужденные переходы. Так происходит образование лавины квантов, которая испускается в том же направлении, что и квант, вызвавший эту лавину. Лавина в основном развивается в направлении оси стержня. Т.е. кванты, которые составляют небольшие углы с осью стержня, испытывают отражение от торцов стержня и возвращаются в рабочее тело, порождая новые кванты так, что лавина в направлении оси получает наибольшее развитие. Снятие излучения с λ=6943Å происходит через полупрозрачное зеркало при достижении определенной мощности излучения. Т.к. путь квантов достаточно велик, рабочее тело сильно нагревается и его приходится охлаждать с помощью жидкого воздуха. В 1963 году был создан газовый лазер, основанный на смеси гелия и неона (геленеоновый лазер).

СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

- высокая монохроматичность ∆λ=0,1Å, - высокая пространственная и временная когерентность, - высокая плотность мощности излучения, - малая узость пучка.

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ТИПЫ КРИСТАЛЛОВ

Кристаллы – твердые тела, обладающие строгой внутренней упорядоченностью. Аморфные тела не обладают внутренней структурой, можно представить как “твердые жидкости”. Деление кристаллов на геометрические типы происходит в соответствии с геометрическим типом кристаллической ячейки. Кристаллическая ячейка – это наименьший параллелипипед, движением которого вдоль 3-х координатных осей можно выстроить весь кристалл. 3 типа кристаллов

(кристалических ячеек):

1) кристаллическая ячейка имеет узлы,

которые находятся в вершинах элементарного

куба. 2) гранецинтрированный тип, имеется дополнительно 6 узлов в центрах грани кристалла. 3) Объемно-центрированный тип, имеет дополнительный узел на пересечении пространственных диагоналей куба.

Классификация на физические типы кристаллов осуществляется на основе физического типа химической связи, возникающей между частицами в узлах кристаллической решетки:

1) ионные кристаллы. В узлах кристаллической решетки – ионы, связанные между собой силами электро-статического взаимодействия, причем в пространстве ионы располагаются так, чтобы илы электро-статического притяжения превалировали над силами отталкивания при условии плотной упаковки ионов. NaCl, KBr. Свойства: малая электропроводность при низких температурах, высокая с повышением температуры, высокая температура плавления, малая летучесть. С увеличением валентности ионов и уменьшением суммы радиусов взаимодействующих ионов силы электро-статического взаимодействия возрастают => возрастает прочность кристаллов и их температура плавления.

2) атомные кристаллы. В узлах кристаллической ячейки – нейтральные атомы, взаимодействующие между собой за счет ковалентной связи, которая возникает за счет особого обменного взаимодействия электронами между ядрами взаимодействующих атомов. Ковалентная связь наиболее прочная, потому атомные кристаллы обладают высокой прочностью, высокой температурой плавления, малой летучностью.

3) металлические кристаллы. В процессе сближения атомов металлов с образованием кристаллической решетки возникают условия для обобществления электронов за счет перекрывания электронных облаков внешних валентных электронов. Обобществление означает, что электроны принадлежат не отдельному атому, а группе атомов, причем электроны не остаются локализованы возле этой группы, а могут перемещаться по всему объему кристалла. Совокупность обобществленных электронов обозначают как “электронный газ”. Поэтому такие и свойства металлов: высокая электропроводнось и пластичность.

4) молекулярные кристаллы. В узлах – молекулы, которые сохранили свойства и в жидкости и в твердом состоянии. Связи силами Ван дер-Вальса (дипольное взаимодействие). Слабое Ван-дер-Вальское взаимодействие легко разрушается тепловым движением, поэтому молекулярные кристаллы обладают низкой температурой плавления, высокой летучностью, малой прочностью. CO2, все органические соединения.