30. Принцип Паули

Ключ к решению проблемы оболочной структуры атома нашел Паули. Заполнение оболочек означает что на данной оболочке не может находится произвольное число электронов.

Затем сформулировал принцип называемый принципом Паули.

В атоме не может существовать в атоме 2 одинаковыхфермиона. Фермионы – это элементарные частицы из которых состоит атом, к ним относятся электроны, протоны, кварки, нейтроны. Если один атомный электрон характеризуется n, l, mi, ms, то другие электроны атома не могут находится в атоме в том же состоянии. Сочетание принципа Паули и ионизирование заряда ядра полностью объясняет структуру оболочек атома.

31. Лазеры

Лазер — устройство, использующее квантовомеханический эффект вынужденного излучения для создания когерентного потока света.

При создании лазера мы сталкиваемся с проблемами:

1. Нужно накачать энергию для приведения атомов в возбужденное состояние.

2. Что бы фотоны испускались в одном направлении.

Источник белого цвета не лазер, он испускает фотоны в широком интервале энергии.

1960 год: Т. Мейман продемонстрировал работу первого оптического квантового генератора — лазера. В качестве активной среды использовался рубин (оксид алюминия Al₂O₃ с небольшой примесью хрома Cr которая дает ему красный цвет).

Е 3

Е2

Е1

Е 0

На рис изображены основные состояния энергий в атоме рубина. Уровни Е2 и Е3 – полосы. Происходит переход от каждой полосы в состояние Е1, лазерным будет переход Е1 в Е0.

Проблему напрвления решает кристалл рубина придает форму цилиндра со строго параллельными основаниями.

На схеме обозначены: 1 — активная среда; 2 — энергия накачки лазера, в основном это мощная лампа в виде катушки; 3 — непрозрачное зеркало; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — лазерный луч.

Накачка осуществляется при помощи разрядной лампы. При переходе Е1 в Е0 образуется фотон, и начинается усиление света вынужденным излучением.

Фотоны движутся параллельно оси цилиндра отражаются от поверхности зеркала и проходят через цилиндр стимулируя испускание фотонов. Часть излучения выходит через полупрозрачное зеркало и образует лазерныйпучек. Остальные фотоны выходят через боковую грань и не вносят вклад в образование пучка лазерного луча.

Энергия постоянно вкачивается в цилиндр и часть испускается в виде лазерного пучка, он когерентный и имеет высокую степень направленности. Лазер не является источником энергии, в пучек преобразовывается только малая доля затрачиваемой энергии.

Лазеры нашли свое применение в медицине, технике. С помощью лазеров можно проводить сложные операции(медицина), можно просверлить малую дырочку.