Индукцияланған сәулелену. Лазер.

Атом ішіндегі үрдістерге байланысты люминесценция бөлінеді:

а) спонтанды, б) еріксіз, в) рекомбинациялы.

Спонтанды люминесценция кезінде сәулелену қозудың ізінше тікелей орындалады. Қозған деңгейден негізгіге өту біртұтас болуы мүмкін (сурет 1,а). Осы кездегі сәулелену резонансты және баспалдақты деп аталады (сурет 1,б). Баспалдақты жағдайда кейбір деңгейлер сәулеленумен сүйемелденбейді, яғни сәулелену болмайды (сурет 1, в).

Белгілі бір заттарда фотондардың сәулелену жолымен энергетикалық деңгейлерден негізгі деңгейге өтулерінің ықтималдығы төмен болатын деңгейлер болады, яғни баяу және біртіндеп өтеді, сол себепті қозған атомдар осы деңгейлерде жеткілікті ұзақ кідіруі мүмкін. Осындай деңгейлер метастабильді (тұрақты) деп аталады. Қозу үрдісі кезінде осы деңгейде атомдардың едәуір шоғырлануы орындалады.

Метастабильді деңгейден негізгі деңгейге өту атомдарға қандай да бір энергетикалық әсер ету арқылы үдетілуі мүмкін, мысалы осындай толқын ұзындықты сәулелену кванттарымен әсер ету. Осы кездегі жасанды сәулелену еріксіз (индукцияланған не ынталандырушы) деп аталады, ал құбылыстың өзі еріксіз люминесценция деп аталады. Индукцияланған сәулеленуді қолдануға негізделген құрал оптикалық кванттық генератор деп аталады. Оның ағылшынша қысқаша айтылуы- лазер. Ол Light Ampluficaation by Stimulated Emission Radiation сөйлемінен қысқартылып алынған.

Бұл индукцияланған сәуле шығарудың көмегімен жарықты күшейту дегенді білдіреді.

1960 жылы жұмыстық заты рубин болып табылатын көрінетін диапазондағы алғашқы оптикалық кванттық генератор жасалды, мұнда импульсті сәулелену алынған және атомдардың қозуы арнайы лампы арқылы орындалады. Газды лазерлер де бар. Құралдың негізгі бөлігі жоғары қысымды газ қоспасымен толтырылған (мысалы, неон және гелиймен) кварц түтігінен тұрады (сурет 2).

.

Түтікшелер ұштарында қатаң түрде параллель айналар (З) орналасады (біреуі жартылай мөлдір), осы айналар резонаторды құрайды. Түтікшенің сыртына орналасқан электродтардың (Э) көмегімен және жоғары қысымды генератордың көмегімен газда әлсіз разряд пайда болады. Осы кезде гелий атомдары қозып, Е деңгейіне өтеді (сурет 3).

Серпімсіз соқтығысу үрдісі кезінде олар энергиясын неон атомдарына береді, неон атомдары жақын орналасқан метастабильді деңгейде (R) шоғырланады, осы деңгейден аралық деңгейге (s) өту кезінде толқын ұзындығы 632,8 нм болатын еріксіз сәулелену пайда болады. Лазердің кең тараған түрі газды (гелий- неонды) лазер.

Газды лазердің еріксіз сәуле шығаруы жоғары когерентті, монохроматты, жазық поляризацияланған, жоғары бағытталған, жоғары қуатты болып табылады.

Лазер инфрақызыл, көрінетін диапазондардағы 30- ға дейінгі толқын ұзындықты сәулелерді сәулелендіре алады. Интерференция салдарынан тек бір толқын ұзындығы үшін ғана қажетті шағылу коэффициентін жасау үшін резонатордың айналары көп қабатты болып жасалады.