Simulic
Bahasa Indonesia

Laser – inversi populasi dan emisi terstimulasi

FisikaFisika kuantum dan intiUsia 17–18

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Modelkan laser helium–neon (empat tingkat, dipompa oleh lucutan listrik) dan laser rubi (tiga tingkat, dipompa oleh lampu kilat). Naikkan daya pompa sampai atom menumpuk di tingkat metastabil dan terjadi inversi populasi; begitu penguatan per perjalanan bolak-balik melampaui kerugian pada cermin, emisi terstimulasi membangun berkas yang koheren. Tampilan satu atom menunjukkan absorpsi, emisi spontan, dan emisi terstimulasi, sedangkan tampilan ketiga membandingkan spektrum, fase, dan intensitas cahaya laser dengan cahaya lampu.

Pelajaran: Laser: emisi terstimulasi, inversi populasi, dan ambang laser

Yang ditunjukkan

Laser memperkuat cahaya melalui emisi terstimulasi: foton yang melewati atom tereksitasi membuat atom itu memancarkan foton identik dengan panjang gelombang, fase, dan arah yang sama. Agar emisi lebih banyak daripada absorpsi, atom di tingkat atas harus lebih banyak daripada di tingkat bawah (inversi populasi). Pemompaan mengangkat atom ke tingkat tinggi, lalu atom cepat turun ke tingkat metastabil yang berumur panjang. Dua cermin memantulkan foton bolak-balik; laser mulai bekerja ketika penguatan per perjalanan bolak-balik lebih besar daripada kerugiannya. Laser empat tingkat seperti He–Ne jauh lebih mudah mencapai ambang daripada laser rubi tiga tingkat. Nilai penguatan dan keluaran hanya ilustrasi.

Cara menggunakan

Pada tab Laser, pilih He–Ne atau Rubi, naikkan Daya pompa, dan ubah Cermin keluaran R; amati populasi setiap tingkat, lalu tekan Catat titik untuk memplot keluaran terhadap pompa. Pada tab Satu atom, tekan Pompa, lalu Kirim foton untuk melihat absorpsi atau emisi terstimulasi. Pada tab Laser vs lampu, geser Jarak d untuk membandingkan intensitas.

Parameter yang dapat diubah

  • Tampilan Laser, Satu atom, Laser vs lampu
  • Medium laser He–Ne (gas), Rubi (kristal)
  • Daya pompa 0–100 %
  • Reflektivitas cermin keluaran R 80–99,9 %
  • Jarak ke layar 1–1000 m

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa tingkat atas laser harus berupa tingkat metastabil?
  2. Mengapa laser rubi memerlukan pompa yang jauh lebih kuat daripada laser He–Ne?
  3. Mengapa cermin keluaran meloloskan sedikit cahaya alih-alih memantulkan seluruhnya?

Simulasi terkait