ارجو المساعده

[hasn5]

عندى سوالين فى الليزر 2the Light Is Amplified Rather Than Attenuated ?what Does It Mean

[hasn5]

السؤال الثانى It Is Easy To Create Inverision In Four Energy Level Systemthan Three And Tolevei Sysytem Discuss?

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

عندى سوالين فى الليزر The Light Is Amplified Rather Than Attenuated ?what Does It Mean

ترجمة السؤال
شدة الضوء تكبر بدلا من يخفف وضح معنى ذلك
مرحبا حسن
سؤالك هذا حول مبدأ عمل الليزر وهو سؤال دقيق للغاية وكل من يدرس الليزر يجب ان يتعرض له وخصوصا ان فكرة عمل الليزر هي ادخال حزمة ضوئية على المادة لتخرج مكبرة وهذا كان طرح العالم اينشتين عندما قال ان هناك عملية ثالثة هي عملية الانبعاث الاستحثاثي بالاضافة الى عملية الانبعاث التلقائي وعملية الامتصاص.

من المعلوم ان عند دخول حزمة من الضوء شدتها Io تخرج من بشدة I اقل حسب معامل امتصاص الوسط وسمك الوسط حسب قانون لامبرت Lambert Law

I = Io exp(-ax)

Io = Intensity of incoming radiation
a = Absorption coefficient of the material

وهذا يعني ان ما يحدث هو امتصاص للاشعة من قبل المادة وكانت النتيجة ان قلت شدة الضوء الخارج اي Attenuated ولكن في الليزر يكون عمل المادة هو تكبير الضوء كما في الشكل

http://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/Laser/laserimages/figWave3[1].gifhttp://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/Laser/laserimages/figWave2[1].gif
يوضح الشكل أعلاه ذرة مثارة (السحابة الخضراء) استحثت بواسطة فوتون فكانت النتيجة فوتون مكبر[/align]

وتصبح المعادلة تفاعل الضوء ما المادة على النحول التالي:

http://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/Laser/laserimages/lectur53.gif

حيث ان الاشارة السالبة اصبحت موجبة ومعامل الامتصاص استبدل بمعامل التكبير وهنا يكون لدينا تكبير للضوء Amplified وهذا هو الليزر


ما الفرق بين الحالة التي يحدث فيها Attenuation والحالة التي يكون فيها Amplification
في الحالة الاولى تحدث عندما تكون المادة في حالة اتزان حراري ويكون توزيع الذرات على مستويات الطاقة حسب معادلة ماكسويل الاحصائية اي ان كل الذرات في مستوى الطاقة الارضي Ground State وعند اثارة اي من الذرات فانها تعود الى المستوى الارضي بعملية انبعاث تلقائي.

اما في الحالة الثانية فهي تحدث في ظروف بعيدة جدا عن الاتزان الحراري نسميها انقلاب التعداد وهي نقل الذرات من المستوى الارضي الى مستويات مثارة وتكون هذه المستويات ذات عمر طويل نسبيا حتى تحدث عملية الانبعاث الاستحثاثي التي تعود فيها الذرات المثارة من المستويات العليا ألى المستوى الارضي.

اذا اذا توفرت الظروف لحدوث الانبعاث الاستحثاثي يكون لدينا تكبير واذا لم تتوفر يكون لدينا تقليل.

ارجو ان تكون الاجابة واضحة ومرحبا باي استفسارات بالخصوص :)

تحياتي

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

السؤال الثانى It Is Easy To Create Inverision In Four Energy Level Systemthan Three And Tolevei Sysytem Discuss?

وترجمة السؤال هو
(يعتبر الحصول على انقلاب تعداد في ليزر المستويات الاربعة اسهل من الحصول على انقلاب تعداد في ليزر المستويات الثلاثة)

المقصود بالـ Inversion هو قلب التعداد اي ان نخرج من حالة توزيع الذرات على مستويات الطاقة التي تحدث في حالة الاتزان الحراري إلى حالة انقلاب التعداد بحيث تصبح عدد الذرات في المستويات الطاقة المثارة اكبر من تعداد الذرات من مستوى الطاقة الارضي والشكل التالي يوضح المقصود بانقلاب التعداد

http://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/Laser/laserimages/2-3.jpg
"Normal Population" compared to "Population Inversion".

وهذا بالطبع يتطلب بذل طاقة لضخ الذرات من المستوى الارضي إلى المستويات المثارة وتسمى هذه العملية عملية Pumping وتختلف حسب نوع الليزر فهناك الاثارة بالضوء او الاثارة الكهربائية او الاثارة الحرارية او غير ذلك
___________________________________ ___________________

يمكن الحصول على الليزر من خلال نظامين نظام يسمى ليزر ذو المستويات الثلاثة Three Level laser system او ليزر ذو المستويات الاربعة Four level laser system والاسهل للحصول على انقلاب تعداد هو في ليزر ذو المستويات الاربعة

السبب في ذلك يعود إلى ان في هذا النظام يتطلب ان يكون انقلاب التعداد بين مستويين غير المستوى الارصي اي بين المستوى الثاني والثالث ونسبة الضخ المطلوبة لذلك تكون اقل مما لو اردنا ان نقلب التعداد بين اي مستويين يكون المستوى الارضي واحد منهما لانه ذلك يتطلب طاقة كبيرة لحين ان نستطيع ان نرفع كل الذرات من المستوى الارضي لاي مستوى مثار اخر وهذا ما يحدث في ليزر المستويات الثلاثة

والشكل التالي يوضح الليزر ذو المستويات الثلاثة

http://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/Laser/laserimages/2-6.jpg
لاحظ هنا ان المستوى الارضي احد مستويات الليزر

والشكل التالي يوضح الليزر ذو المستويات الاربعة

http://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/Laser/laserimages/2-7.jpg
لاحظ هنا ان الليزر يحدث بين مستويين ليس المستوى الارضي احدهما


وهذا هو السبب :)


تحياتي

[hasn5]

شكرا دكتور حازم على هذا الشرح الثرى والممتع

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

على الرحب والسعة عزيزي حسن واي اسئلة بخصوص الليزر لا تتردد

كما يمكن الاستزادة حول معلومات اضافية من سلسلة المحاضرات على الموقع التعليمي للفيزياء تحت قسم محاضرات في الفيزياء

تحياتي