Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
Ql
уровней Cr изображена на рис. VI.2.9. Ближайшими к основному уровню С являются две широкие энергетические зоны А и двойной метастабильный уровень В. Интенсивное облучение рубина зеленым светом мощной импульсной лампы накачки, наполненной неоном и криптоном, переводит ионы хрома на уровни зоны А, откуда происходят безызлучательные переходы на уровни В. Избыток энергии передается кристаллической решетке рубина. В результате создается инверсная заселенность ионами хрома уровней С и В (п. 7°) и оптический квантовый генератор работает на двух линиях красного света (X = 6927А и 6943А), соответствующих переходу ионов хрома с уровней В на уровень С.
Переходы без излучения
Испускание
красного
света
Зеркало
Полупрозрачное
зеркало
7 ч/\ Y?
У ^ W\/\^- V
J чА. V\/\/v-^ г
3 v/Ч \дл/>м » L
Д чЛ УХДО»» С
А
2 і 3
Рис. VI.2.9
Рис. VI.2.10
576 ГЛ. VI.2. АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ, ИХ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
10°. Лавинообразное нарастание интенсивности в активной среде (п. 5°) означает, что такая среда действует как усилитель электромагнитных волн. Эффект усиления света в ОКГ увеличивается при многократном прохождении света через один и тот же слой усиливающей среды. Это происходит по схеме, изображенной нарис. VI.2.10, а. ФотонА, движущийся параллельно оси активной среды 1, рождает лавину фотонов, летящих в том же направлении (рис. VI.2.10, б). Часть этой лавины пройдет через полупрозрачное зеркало 3 наружу, а часть отразится и будет нарастать в активной среде (рис. VI.2.10, в). Часть лавины фотонов, дошедших до сплошного зеркала 2, поглотится в нем, но после отражения от зеркала 2 усиленный поток фотонов будет двигаться так же, как и первоначальный «затравочный» фотонА (рис. VI.2.10, г). Многократно усиленный поток фотонов, вышедший из ОКГ сквозь полупрозрачное зеркало 3, создает пучок лучей света большой интенсивности, остро направленный, с малым расхождением.
Фотоны В и С (рис. VI.2.10, б), летящие под углом к оси активной среды, создают потоки фотонов, которые после многократных отражений выходят из активной среды и в усилении света не участвуют. Высокая когерентность, острая направленность и большая интенсивность лазерного излучения лежат в основе многочисленных и всевозрастающих применений этого излучения.
ОТДЕЛ VII
Основы физики твердого тела
Глава VII.1
СТРОЕНИЕ И НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ
§ VII.1.1. Строение твердых тел
1°. Твердыми телами называются тела, которые обладают постоянством формы и объема. Различаются кристаллические и аморфные твердые тела.
Кристаллы имеют внешне правильную геометрическую форму и периодически повторяющееся на протяжении всего кристалла расположение составляющих его частиц — кристаллическую решетку. В этом смысле говорят о дальнем порядке в кристаллах (ср. 11.6.1.2°). Кристаллы ограничены упорядоченно расположенными друг относительно друга плоскими гранями, которые сходятся в ребрах и вершинах. Крупные одиночные кристаллы, имеющие форму правильных многогранников, называются монокристаллами. Их форма определяется химическим составом кристалла. Поликристаллы, имеющие мелкокристаллическую структуру, состоят из большого числа сросшихся мелких, хаотически расположенных кристаллов (кристаллические зерна, кристаллиты).
Аморфные твердые тела (вар, стекло и др.) представляют собой переохлажденные жидкости и не обладают четко выраженными свойствами кристаллов.
В дальнейшем речь пойдет о кристаллических твердых телах.
578
ГЛ. VII. 1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ
2°. Каждая частица в кристаллической решетке испытывает силы межмолекулярного взаимодействия (11.5.1.4°). Равновесное расположение всех частиц твердого тела в узлах кристаллической решетки (11.1.1.4°) соответствует минимуму свободной энергии кристалла (11.4.4.5°) и наиболее устойчивому его состоянию. При этом частицы в узлах решетки располагаются на некоторых равновесных расстояниях друг от друга, называемых периодами кристаллической решетки.
3°. Основные типы кристаллических твердых тел, различающиеся характером сил взаимодействия между частицами и видом частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки:
а) ионные кристаллы (NaCl, углекислый кальций и другие соли). В узлах кристаллической решетки расположены правильно чередующиеся положительные и отрицательные ионы, между которыми осуществляется гетерополярная связь (VI.2.4.30);
б) валентные (атомные) кристаллы (С, Ge, Te и др.). В узлах кристаллической решетки расположены нейтральные атомы, между которыми осуществляется гомеополярная связь (VI.2.4.40). Этот тип кристаллов имеют полупроводники (VII.2.10.1°), многие органические твердые тела;
в) молекулярные кристаллы (лед, CH4, парафин и др.). В узлах кристаллической решетки находятся молекулы, связь между которыми осуществляется ван-дер-ваальсовыми силами, в основном дисперсионными (11.5.1.8°);
г) металлы (Na, Cu, Al и др.). В узлах кристаллической решетки находятся положительные ионы, образовавшиеся после отщепления от атомов внешних (валентных) электронов (VI.2.3.90), образующих электронный газ (111.5.1.1°) коллективизированных свободных частиц.
