10. Когерентное излучение. Принципы получения и восстановления голографических изображений.

Когерентное излучение – все кванты, излучаемые в любой момент времени, практически одинаковы по частоте и фазе электромагнитных колебаний.

Голография – это способ передачи и восстановления волнового колебания. Способ основан на регистрации интерференционной картины, образованной предметной и когерентной с ней волной. Зарегистрированная картина называется голограммой. Если ее снова осветить опорной волной, то создается точно такое же амплитудно-пространственное распределение волнового поля, кот создала при записи предметная волна. Смотря сквозь голограмму, мы увидим восстановленное изображение предмета. Информация на предмете записана на голограмме в виде интерференционного рельефа, информация об амплитуде предметной волны – в виде контраста интерференционного рельефа, инф о фазе – в виде частоты и формы интерференционных полос.

Свойства голограммы:

• рассеянные предметом волны попадают во все точки голограммы, поэтому каждая часть голограммы несет инф-ию о всем предмете, но меньший участок восстановит меньшую часть фронта, изображение ухудшится.

• голограмма дает объемное изображение, при изменении угла зрения можно увидеть разные детали предмета.

• если голограмма записана в толстой среде, то информационная картина будет записана в объеме фотопластины.

• при восстановлении будут усиливаться те волны, разность фаз между которыми равна длине волны.

• Для получения используют лазеры, обладающие простой и взаимной когерентностью.

В медицине голография используется для визуализации внутренних органов.

_______________________________________________________________________________________

11. Принцип работы гелий-неонового лазера. Инверсная населенность энергетических уровней. Возникновение и развитие фотонных лавин.

Излучение Не-Ne лазера возникает за счет энергии электрического тока, пропускаемого через смесь разрядной трубки (в трубке 2 электрода). Состав: 2 плоскопараллельных зеркала, 1- полупрозрачное для излучения. Рабочая смесь – смесь газов гелия и неона (в соотношении: 10:1 и давление 10Па). Низкое давление в разрядной трубке – условие возникновения тлеющего разряда, между электродами создается электрическое поле (возле катода напряженность больше – способствует поддержанию концентраций свободных зарядов). Излучающими являются атомы неона. В Не-Nе лазере реализуется трехуровневая схема преобразований:

Е

Е₂ Возбужденный уровень

Безизлучательный переход

Е₃ ●●●●● Рабочий уровень

Излучение света

Накачка hν=E₃-E₁

Е₁ ●●●

Основной уровень

Накачка: атомы Не и Nе переводятся с основного на более высокие уровни энергии. Атомы Не пребывают в возбужденном состоянии в сто раз дольше: в течение t=10^-6сек (эсо свойство - метастабильность). Атомы Не передают свою энергию атомам Nе: ВАГ+НАН→НАГ+ВАН.

Источником лаз излучения явл-ся неоновая компонента смеси.

Атомы Nе, находящиеся на уровне Е₃, являются метастабильными→их большое количество. Достигается состояние смеси, при котором концентрация атомовNе на уровне Е₃больше, чем на основном Е₁(в нелазерных средах наоборот) – это инверсная заселенность энергетических уровней. Среда с инверсной заселенностью обладает необычными оптическими свойствами: свет, проходя через нее усиливается.

Когда атом Nе уходит с Е₃на Е₁, происходит выброс энергии одного из внешних электронов в виде квантаhν=ΔE_3-1. В объеме лазера будут возникать фотонные лавины разных направлений и те, кторые вызваны первичным квантом будут создавать поток лазерного излучения.

_______________________________________________________________________________________