آلية عمل الليزر وتوزيع بولتزمان والتوزيع المعكوس

آلية عمل الليزر

يوضح الدرس ثلاثة أنواع من الانتقالات الإلكترونية في نظام ذري ذي مستويين:

• الامتصاص المحتث: انتقال الذرة من مستوى واطئ $E_1$ إلى مستوى متهيج $E_2$ بامتصاص فوتون طاقته $hf = E_2 - E_1$.
• الانبعاث التلقائي: عودة الذرة تلقائياً إلى المستوى الأرضي باعثة فوتوناً، والفوتونات المنبعثة مختلفة في الطور والاتجاه والطاقة.
• الانبعاث المحفز: يؤثر فوتون في ذرة متهيجة فيحفزها على إصدار فوتون مماثل له تماماً، فنحصل على فوتونين متشاكهين.

في حالة الاتزان الحراري يكون عدد الذرات في المستوى الأرضي $N_1$ أكبر من عددها في المستوى الأعلى $N_2$ وفق توزيع بولتزمان. أما التوزيع المعكوس فهو حالة يكون فيها عدد الذرات في المستويات العليا أكثر من المستويات الواطئة، وهو أساس توليد الليزر، ويتحقق بوجود مستوى شبه مستقر وشدة ضخ كافية.