Laser

LASER (Light amplification by stimulated emission of radiation)
Considerem un sistema format per àtoms que posseeixen un estat fonamental d’energia Eₒ i un estat metaestable excitat d’energia E₁. Siaquests àtoms s’irradien amb fotons d’energia E₁ - Eₒ (emissió estimulada), els que es troben a l’estat fonamental poden absorbir un fotó i passar a l’estat E₁ i els àtoms que es troben a l’estatexcitat poden ser estimulats i passar a l’estat fonamental. (Les probabilitats relatives d’absorció i emissió estimulada foren estudiades per Albert Einstein, que demostrà que eren iguals). Normalment,gairebé tots els àtoms de l’espectre a temperatures ordinàries es troben inicialment a l’estat fonamental, de manera que l’efecte majoritari serà l’absorció. Per aconseguir un major nombre detransicions per emissió estimulada que de transicions per absorció, és necessari tenir més àtoms a l’estat excitat que a l’estat fonamental. Aquesta condició, anomenada inversió de la població, s’aconsegueixmitjançant un bombeig òptic, de manera que els àtoms són bombejats fins a nivells majors d’energia que E₁ per absorció d’una radiació auxiliar intensa. Aquests àtoms passen aleshores a l’estat E₁ peremissió espontània o per transicions no radiactives. Conseqüentment, si el centelleig és suficientment intens, el nombre d’àtoms que realitzen la transició als estats E₁ és superior als que romanen al’estat fonamental. Per tant, durant el temps que el tub de descàrrega està encès, les poblacions atòmiques de l’estat fonamental i dels estats metaestables s’inverteixen. Quan els ions de l’estat E₁passen a l’estat fonamental per emissió espontània, emeten fotons que tenen l’energia justa per estimular ions que es troben en estats metaestables, els quals, als desexitar-se i caure a l’estatfonamental, emeten fotons de la mateixa energia i longitud d’ona. Els fotons també tenen l’energia necessària per estimular a altres ions que es troben a l’estat fonamental, els quals pateixen una...