Введення
Лазер являє собою джерело монохроматичного когерентного світла з високою спрямованістю світлового променя. Саме слово В«лазерВ» складене з перших букв англійського словосполучення В«Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationВ», що означає В«посилення світла в результаті вимушеного випромінюванняВ». Дійсно, основний фізичний процес, що визначає дію лазера, - це вимушене випускання випромінювання. Воно відбувається при взаємодії фотона з порушеною атомом при точному збігу енергії фотона з енергією збудження атома (або молекули). В результаті цієї взаємодії збуджений атом переходить у збудженомустан, а надлишок енергії випромінюється у вигляді нового фотона з точно такою ж енергією, напрямком розповсюдження та поляризацією, як і у первинного фотона. Таким чином, наслідком даного процесу є наявність вже двох абсолютно ідентичних фотонів з порушеними атомами, аналогічними першого атома, може виникнути В«ланцюгова реакціяВ» розмноження однакових фотонів, В«летятьВ» абсолютно точно в одному напрямку, що призведе до появи вузькоспрямованого світлового променя. Для виникнення лавини ідентичних фотонів необхідна середовище, в якому збуджених атомів було б більше, чим не порушених, оскільки при взаємодії фотонів з незбудженими атомами відбувалося б поглинання фотонів. Таке середовище називається середовищем з інверсної населеністю рівнів енергії. p align="justify"> Отже, крім вимушеного випускання фотонів збудженими атомами відбувається також процес мимовільного, спонтанного випускання фотонів при переході збуджених атомів у збудженому стані і процес поглинання фотонів при переході атомів з збудженому стану в збуджений. Ці три процеси, що супроводжують переходи атомів в збуджений стан і назад, були постульовано А. Ейнштейном в 1916 р. Якщо число збуджених атомів велика і існує інверсна населеність рівнів (у верхньому збудженому стані атомів більше, ніж у нижньому, збудженому), то перший же фотон, що народився в результаті спонтанного випромінювання, викличе всенарастающую лавину появи ідентичних йому фотонів. Відбудеться посилення спонтанного випромінювання. p align="justify"> На можливість тиску світла в середовищі з інверсної населеністю за рахунок вимушеного випускання вперше вказав в 1939 р. радянський фізик В.А.Фабрікант, що запропонував створити інверсно населеність в електричному розряді в газі. При одночасному народження (принципово це можливо) великого числа спонтанно випущених фотонів виникне велика кількість лавин, кожна з яких поширюватиметься у своєму напрямку, заданому початковим фотоном відповідної лавини. У результаті ми отримаємо потоки квантів світла, але не зможемо отримати ні направленого променя, ні високої монохроматичності, оскільки кожна лавина ініціювалася власним первісним фотоном. Для того щоб середу з інверсної населеністю можна було використовувати, для генерації лазерного променя, тобто спрямованого променя з високоюмонохроматичністю, необхід...
