Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 1/17 Podsumowanie W12 Dwójłomność Dwójłomność x y z nxnx nyny nznz - propagacja w ośrodku dwójłomnym promień zwyczajny promień nadzwyczajny (prędkość f zależy od ) E || pł. główna E O E prom. o prom. e O E prom. o O E d Efekt Zeemana - rozszczepienie poziomów energetycznych atomu w polu magnetycznym - absorpcja/emisja składowych zeemanowskich o określonych polaryzacjach Efekt Faradaya - skręcenie płaszczyzny polaryzacji wiązki światła propagującej w ośrodku materialnym umieszczonym w podłużnym polu magnetycznym P B A n–1 szczególne sytuacje:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 2/17 e – 2 << c < c c przestrzenne spektralne (energetyczne) Źródła światła Promieniowanie przyspieszanych ładunków relatywistyczny efekt Dopplera Promieniowanie synchrotronowe Rozkłady promieniowania. synchrotronowego oscylujący dipol:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 3/17 Wielkie synchrotrony – PETRA w DESY Hamburg DORIS Więcej informacji nt. promieniowania synchrotronowego

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 4/17 Laser na swobodnych elektronach Inne rodzaje źródeł promieniowania synchrotronowego ondulator w Hamburgu

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 5/17 Promieniowanie termiczne Promieniowanie termiczne Energia promieniowania w zależności od T = ? (Promieniowanie ciała doskonale czarnego) Opis klasyczny: 1. Gęstość modów L = całk. wielokrotność ile rodzajów fal zmieści się w pudle ? warunek graniczny – pole się zeruje fale stojące periodyczna reprodukcja fazy pola po przejściu 2L:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 6/17 2. Gęstość energii Prawo przesunięć Wiena: max T=const, max /T=const

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 7/17 Rozkład Plancka

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 8/17 Źródła dyskretne (nietermiczne) Źródła dyskretne (nietermiczne)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 9/17 Źródła dyskretne – układ dyskretnych poz. energet.

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 10/17 fazy emisji kierunki emisji częstości emisji Absorpcja i emisja fotonów Absorpcja spontaniczna Emisja spontaniczna przypadkowe momenty (fazy) emisji różne kierunki rozmyte częstości wymuszona Emisja wymuszona Skorelowane z fotonami wymuszającymi !!! A. Einstein "Zur Quantentheorie der Strahlung", Physikalisches Zeitschrift, vol.18 (1917), pp Dwa sposoby emisji fal świetlnych !

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 11/17 Dwa sposoby emisji fal świetlnych: Emisja spontaniczna Emisja wymuszona

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 12/17 porówn. z:

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 13/17

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 14/17 Elementarne warunki działania lasera Wzmocnienie możliwe gdy: Wzmocnienie możliwe gdy: emisja > absorpcja E2E1E2E1 N2N1N2N1 N 2 > N 1 inwersja obsadzeń rozkład Boltzmanna l. obsadzeń N 2 N 1 N 0 E2E1E0E2E1E0 E N2N1N2N1 antyboltzmanowski antyboltzmanowski rozkład obsadzeń <

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 15/17 Inwersja nie wystarcza ! warunek konieczny: emisja wymuszona > em. spontaniczna liczba aktów em. wym. liczba aktów em. spont. N 2 B 21 N 2 A 21 > B 21 > A 21 konieczne duże rezonator Rezonator to interferometr Fabry-Perot ! Jego charakterystyka transmisyjna określa widmo promieniowania lasera (mody laserowe)

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 16/17 2. Koncentrację energii, spełnienie warunku przewagi emisji wymuszonej Rozwój akcji laserowej ośrodek z inwersją: > 0 – wzmocnienie R<1 Rezonator pozwala na: 1.Sprzężenie zwrotne – przejście od wzmacniania promieniowania spontanicznego do generacji spójnej wiązki światła B 21 > A Selekcję spektralną (jak w interferometrze F-P) L struktura modowa promieniowania laserowego

Wojciech Gawlik - Optyka, 2006/07. wykład 13 17/17 Elementarne warunki działania lasera Konieczne spełnienie 2 warunków Emisja promieniowania spójnego możliwa gdy: Emisja promieniowania spójnego możliwa gdy: emisja wymuszona > em. spontaniczna liczba aktów em. wym. liczba aktów em. spont. N 2 B 21 N 2 A 21 > B 21 > A 21 konieczne duże rezonator Wzmocnienie możliwe gdy: Wzmocnienie możliwe gdy: emisja > absorpcja E2E1E2E1 N2N1N2N1 N2N1N2N1 N 2 > N 1 inwersja obsadzeń