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Chromosom
Anmeldungsdatum: 30.10.2007
Beiträge: 4
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 Chromosom Verfasst am: 27. Feb 2008 18:12 Titel: Induzierte Emission bei Lasern |
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Hi,
ich hab bei dem Thema ein paar Verständnisprobleme.
Die stimulierte Emission wird ja angewand damit möglichst viele Photonen emittiert werden. Und beim Laser findet es außerdem Verwendung, da man zwischen dem anregenden Photon und dem emittierten eine Kohärenz erhält.
Ausgangssituation dafür muss aber die Besetzungsinversion sein.
Der Ablauf des Vorgangs ist mir noch unklar:
Das anregende Photon trifft auf das Atom mit Besetzungsinversion und wird absorbiert(?), gleichzeitig regt es die Elektronen zum Wechsel auf ein günstigeres Niveau an(z.B. vom 4. aufs 2. Niveau), sodass zwei Photonen emittiert werden, die zu dem anregenden kohärent sind?
Bitte um Erklärung:)
MfG. Chromosom |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 27. Feb 2008 18:27 Titel: Re: Induzierte Emission bei Lasern |
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| Chromosom hat Folgendes geschrieben: |
Der Ablauf des Vorgangs ist mir noch unklar:
Das anregende Photon trifft auf das Atom mit Besetzungsinversion und wird absorbiert(?), gleichzeitig regt es die Elektronen zum Wechsel auf ein günstigeres Niveau an(z.B. vom 4. aufs 2. Niveau), sodass zwei Photonen emittiert werden, die zu dem anregenden kohärent sind?
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Ich würde da weniger von einem anregenden Photon sprechen, das absorbiert wird, sondern von einem vorbeifliegenden Photon, das ein zweites Photon mit gleichen Eigenschaften aus dem Atom herauskitzelt. Beim Herauskitzeln dieses zweiten Photons wechselt dann in der Tat ein Elektron des Atoms von einem angeregten in einen tieferliegenden Zustand.
Dass dieses Herauskitzeln funktioniert, liegt daran, dass Photonen gesellige Teilchen sind, die gerne zusammen denselben Zustand bestzen. Physikalisch ausgedrückt: Photonen sind Bosonen, und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Photon in einem bestimmten Zustand erzeugt wird, ist daher aufgrund der bosonischen Verstärkung umso höher, je mehr Photonen bereits genau in diesem Zustand sind.
Wenn du gefühlsmäßig ein anschauliches Bild dafür haben möchtest, dann könntest du dir zum Beispiel vorstellen, dass das Photon, also die elektromagnetische Welle, die da in einer bestimmten Richtung an dem Atom vorbeizieht, in einem bestimmten Rhythmus an dem Atom rüttelt, und dass das die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass das Atom (wenn sich das gerade in einem einigermaßen passenden angeregten Zustand befindet) dabei ein Photon mit eben dieser "Rüttelfrequenz" ausspuckt, das sich dann ebenfalls in dieselbe Richtung bewegt. |
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Chromosom
Anmeldungsdatum: 30.10.2007
Beiträge: 4
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| Chromosom Verfasst am: 27. Feb 2008 18:33 Titel: |
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danke für deine wirklich anschauliche Darstellung. Ich frag mich jedoch, warum bei der Besetzungsinversion höhere Niveaus bevorzugt werden. Wieso nicht gleich das Zweite? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 27. Feb 2008 21:44 Titel: |
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| Chromosom hat Folgendes geschrieben: | | Ich frag mich jedoch, warum bei der Besetzungsinversion höhere Niveaus bevorzugt werden. Wieso nicht gleich das Zweite? |
Meistens verwendet man gerne höhere Niveaus, weil man damit die Besetzungsinversion leichter hinbekommt.
Denn der tiefste Zustand, also der Grundzustand, ist ja normalerweise voll besetzt oder ziemlich stark besetzt. Da müsste man eine ganze Menge Atome in den oberen Zustand schaufeln, bis das oben mehr sind als im Grundzustand.
Nimmt man als unteren Zustand des Laserübergangs einen höheren Zustand als den Grundzustand, dann ist der normalerweise nicht oder kaum besetzt (und wird auch nicht so schnell voll, wenn er zusätzlich am besten noch recht schnell weiterzerfällt, zum Beispiel in den Grundzustand). Also ist es vergleichsweise leicht, in den oberen Zustand des Laserübergangs genug Atome zu bekommen, damit oben mehr sind als unten für den Laserübergang, damit also für das Lasen eine Besetzungsinversion vorhanden ist. |
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