|
Меню сайта
Статистика
|
Квантовая электроникаКвантовая электроникаВ 1917 г. Эйнштейн обнаружил одно интересное явление, но, как ни странно, не придал ему особого значения. Когда пучок света проходит через слой вещества, он частично поглощается этим слоем. Луч света — это поток фотонов, энергия каждого из них равна кванту hn. Проходя через вещество, фотон встречается с его атомами и может быть ими поглощен. Число фотонов луча уменьшится, и вышедший из слоя пучок будет менее интенсивным. Но что произойдет с атомом, поглотившим фотон? Энергия его вырастет; он перейдет, как говорят физики, на более высокий энергетический уровень. Но в таком возбужденном состоянии он будет находиться недолго, примерно 10-7 сек. Вернувшись в нормальное состояние, он отдаст полученную энергию — испустит фотон в любом направлении. На пути фотона встретится другой атом, с которым произойдет то же. Так поглощается свет веществом, атомы которого находятся в нормальном состоянии. Иная картина наблюдается, когда атомы вещества возбуждены (именно это и отметил Эйнштейн). Фотон светового пучка, встречаясь с возбужденным атомом, не поглощается им. Более того, взаимодействуя с ним, он заставляет атом излучить фотон. Новый фотон неотличим от фотонов пучка ни энергией, ни направлением: он входит в общий поток, увеличивая в пучке число фотонов. Интенсивность светового луча, выходящего из вещества, становится больше интенсивности луча входящего. Атом же переходит в нормальное состояние. Излучение возбужденного атома под влиянием фотонов Эйнштейн назвал индуцированным. Фотоны светового пучка, пропуская свет через активное вещество, будут взаимодействовать с возбужденными атомами и увеличивать количество себе подобных как по энергии кванта, так и по направлению распространения. По такому принципу действует квантовый усилитель. Возбуждение индуцированного излучения начинается в активном веществе квантового генератора «случайными фотонами», которые излучаются возбужденными атомами активного вещества при самостоятельном переходе в нормальное состояние. «Случайные фотоны», проходя через вещество, взаимодействуют с возбужденными атомами и порождают себе подобные фотоны. Количество фотонов индуцированного излучения начинает быстро увеличиваться. Получать выходящий из вещества луч с более высокой интенсивностью можно, только возбуждая атомы вещества. Хотя поддерживать большое количество атомов в возбужденном состоянии нелегко, тем не менее такой эксперимент был осуществлен советскими учеными. В 1951 г. Комитет по делам изобретений зарегистрировал полностью разработанное открытие — усиление электромагнитных волн атомами среды, находящимися в возбужденном состоянии. Авторами открытия были В. А. Фабрикант, М. М. Вудынский и Ф. А. Бутаева. Через несколько лет в СССР и в других странах начали конструировать квантовые генераторы радиоволн — мазеры и видимого света — лазеры (подробнее о них написано в статьях «Свет» и «Радио»). Эти генераторы испускают очень плотный концентрированный пучок монохроматических электромагнитных колебаний высочайшей интенсивности. Они обещают произвести целый переворот в технике связи, в обработке металла и, быть может, в передаче энергии. На основе квантовой теории возникли квантовая электроника и радиофизика — наиболее перспективные и заманчивые отрасли экспериментальной физики, которые ведут свое происхождение от первых опытов с электромагнитным полем.
|
ПОИСК
Block title
|
