Hvordan beregne Grad Befolkning Inversion

Hvordan beregne Grad Befolkning Inversion


Populasjonsinversjon oppstår når antallet atomer i en eksitert energitilstand overskrider antallet av atomer i en lavere energitilstand. Populasjonsinversjon er nødvendig for funksjonen av lasere, ved å muliggjøre en ukoordinert sett av fotoner som skal fanges og frigis på en ensartet måte. Teknisk sett, oppnåelse av en populasjonsinversjon krever at det finnes minst tre forskjellige energitilstander av atomene i spørsmålet. Imidlertid, når graden av populasjonsinversjon evalueres, blir kun to energinivåer betraktes; ofte høyere energinivå forfalle for raskt å være nyttig for koordinering.

Bruksanvisning

1 Tenk på graden av populasjonsinversjon som et forhold mellom den nedre tilstand og det neste nivå energitilstand mulig for atomene å eksistere ved. Takket være statistisk mekanikk, er det mulig å beregne dette forhold for en masse av atomer i termisk likevekt vite bare temperaturen av atomene og forskjellen i energi mellom grunntilstanden og den neste høyere energinivå.

2 Trekk fra den energimengde som et atom har i den eksiterte tilstand fra den energimengde som et atom har i grunntilstanden (dette skal være et negativt tall). Dele dette ved at temperaturen av massen (i Kelvin) av Boltzmanns konstant (ca. 1.38e-23).

3 Bestem minimum av befolkningen inversjon i en laserenergisystemet tre-nivå ved å finne den gjennomsnittlige tiden det tar for et atom til forfall fra høyeste energinivået til middels nivå, og middels nivå til grunntilstanden. Del sistnevnte (den gjennomsnittlige tiden til å forfalle fra midten til grunntilstanden) av den tidligere (høyeste nivå til middels nivå). Dette forholdet er minstekravet for å oppnå en tilstand hvor det er flere atomer i midten energinivå enn grunntilstanden - det vil si populasjonsinversjon.