Луминесценция. Лазер
Луминесценцията е светене на вещество, което не се дължи на нагряване, а на възбуждане на атомите му от светлина, ток, химична реакция или друго. Ако светенето спре веднага с възбуждането, то е флуоресценция, а ако продължи известно време след него, фосфоресценция. Лазерът се основава на стимулираното излъчване, предсказано от Айнщайн през 1917 г.: фотон кара възбуден атом да излъчи точно такъв фотон. За да работи лазерът, активната среда трябва да има инверсна заселеност, а две огледала връщат светлината многократно през нея.
Какво да запомним
- Луминесценция: студено светене; флуоресценция и фосфоресценция.
- LASER: усилване на светлината чрез стимулирано излъчване.
- Лазерното лъчение е монохроматично, кохерентно и тясно насочено.
- Условие: инверсна заселеност (повече атоми във възбудено, отколкото в по-ниско ниво).
- Първият лазер (рубинов) е създаден от Теодор Мейман през 1960 г.
Пример
Стрелките на часовник, които светят в тъмното известно време след загасяне на лампата, са пример за фосфоресценция.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Какво е луминесценция?
- Светене, което не се дължи на нагряване
- Излъчване на нагрети тела
- Отражение на светлината
- Пречупване на светлината
Отговор: „Студено“ светене
Атомите се възбуждат от светлина, ток, химична реакция и др., а не от топлина.
Какво означава съкращението LASER?
- Светлина от нагрят метал
- Усилване на светлината чрез стимулирано излъчване
- Лъч от радиоактивен източник
- Светлина от електрична дъга
Отговор: Усилване на светлината чрез стимулирано (индуцирано) излъчване
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
Кое от изброените НЕ е свойство на лазерното лъчение?
- Висока кохерентност
- Монохроматичност
- Малка разходимост на снопа
- Бяла светлина с широк спектър
Отговор: Широкият спектър (бялата светлина)
Лазерът излъчва почти една дължина на вълната.
Какво състояние на активната среда е необходимо, за да работи лазерът?
- Всички атоми в основно състояние
- Много висока температура
- Пълна йонизация на атомите
- Инверсна населеност: повече атоми на горното ниво
Отговор: Инверсна населеност
Тогава стимулираното излъчване преобладава над поглъщането.
Стрелките на часовник светят известно време след загасяне на лампата. Как се нарича това явление?
- Флуоресценция
- Топлинно излъчване
- Лазерно излъчване
- Фосфоресценция
Отговор: Фосфоресценция
При фосфоресценцията светенето продължава дълго след спиране на възбуждането.
Кое от изброените е пример за луминесценция?
- Светенето на жичката на крушка
- Пламъкът на свещ
- Нажежен въглен
- Светенето на светулка
Отговор: Светенето на светулка
Светулката свети „студено“ благодарение на химична реакция (хемилуминесценция), без да е нажежена.
Какво е флуоресценция?
- Светене, което продължава часове след възбуждането
- Светене, което спира почти веднага след прекратяване на възбуждането
- Светене на нажежени тела
- Отражение на светлина
Отговор: Светене, което спира почти веднага след прекратяване на възбуждането
При флуоресценцията времето на светене след възбуждането е много кратко (около 10−8 s).
Кой учен теоретично предсказва стимулираното (индуцираното) излъчване през 1917 г.?
- Нилс Бор
- Макс Планк
- Алберт Айнщайн
- Джеймс Кларк Максуел
Отговор: Алберт Айнщайн
Айнщайн показва, че фотон може да предизвика възбуден атом да излъчи същия фотон; това е основата на лазера.
Кой създава първия работещ лазер (рубинов) през 1960 г.?
- Теодор Мейман
- Чарлз Таунс
- Нилс Бор
- Томас Едисон
Отговор: Теодор Мейман
Теодор Мейман пуска първия рубинов лазер в лабораторията на компанията Хюз през 1960 г.
Каква е ролята на двете огледала в лазера?
- Охлаждат активната среда
- Образуват резонатор, в който лъчението многократно минава през средата и се усилва
- Разлагат светлината на цветове
- Поглъщат излишната светлина
Отговор: Образуват резонатор, в който лъчението многократно минава през средата и се усилва
Фотоните многократно минават през активната среда и предизвикват нови стимулирани преходи; едното огледало е частично пропускливо и пропуска лъча навън.
Защо свети обикновената лампа с нажежаема жичка?
- Луминесценция
- Стимулирано излъчване
- Топлинно излъчване
- Радиоактивност
Отговор: Топлинно излъчване
Жичката е нагрята до около 2500-3000 °C и свети поради високата си температура.
Какъв цвят е лъчът на рубиновия лазер?
- Зелен
- Син
- Бял
- Червен
Отговор: Червен
Рубиновият лазер излъчва червена светлина с дължина на вълната около 694 nm.
Какво означава, че лазерната светлина е монохроматична?
- Има една дължина на вълната
- Има всички цветове
- Тя е невидима
- Тя е много слаба
Отговор: Има една дължина на вълната
Монохроматична означава с една честота, т.е. един цвят.
Защо при стимулираното излъчване светлината се усилва?
- Фотонът се разделя на две
- Получават се 2 еднакви фотона
- Атомът поглъща фотона
- Огледалата излъчват светлина
Отговор: Получават се 2 еднакви фотона
Падащият фотон кара възбудения атом да излъчи фотон със същата честота, фаза и посока.
В луминесцентната лампа живачните пари излъчват ултравиолетово лъчение. Каква е ролята на покритието (луминофора) по стъклото?
- Спира целия ток
- Охлажда лампата
- Превръща УВ във видима
- Отразява УВ навън
Отговор: Превръща УВ във видима
Луминофорът поглъща УВ фотоните и излъчва видима светлина с по-голяма дължина на вълната.