При пропускании тока через смесь СO2 и N2 молекулы азота и углекислого газа возбуждаются при столкновениях с быстрыми электронами. Газовая смесь обычно содержит СO2 и N2 при давлении 1 мм ртутного столба и He при 5 мм ртутного столба. Гелий в основном служит для выравнивания температуры смеси и стенок, охлаждаемых водой, и таким образом понижает температуру рабочей смеси СO2 и N2. Молекула СO2 имеет три главным образом возбуждаемых колебательных уровня энергии E3, E4, E5 (рис.15.4). Замечательной особенностью этой газовой смеси является совпадение колебательного уровня Е2 молекулы азота с уровнем Е5 молекулы углекислого газа. В разряде происходит частичная ионизация молекул СO2 и N2. Ускоренные электрическим полем электроны возбуждают нижние уровни молекул С02 и N2. При этом главным образом возбуждаются уровни E5 в СO2 и E2 в азоте. Молекулы азота возбуждаются настолько сильно, что почти 30 % молекул переходят на уровень Е2.
Рис. 15.4
Самые нижние уровни молекул СO2 быстро распадаются (являются короткоживущими) и поэтому населяются слабее.
Совпадение уровней Е5 молекулы СO2 с уровнем Е2 молекулы E2 резко увеличивает вероятность неупругих столкновений возбужденных быстрыми электронами молекул азота с невозбужденными молекулами углекислого газа. При этом происходит резонансная передача энергии молекулы E2 молекуле СO2. Этот процесс приводит к сильному возрастанию населенности возбужденных молекул на уровне E5. Время жизни молекул СО2 в возбужденном состоянии достаточно велико (10–3 с).
В действительности каждый из колебательных уровней СO2 представляет собой полосу, состоящую из нескольких десятков уровней. Поэтому генерация в газовом лазере на СO2 происходит на большом числе различных переходов. В газовом лазере на СO2 получена генерация на ста различных переходах молекул СO2 в интервале длин волн от 9 до 18 мкм.
Мощность излучения в непрерывном режиме достигает нескольких киловатт, а в импульсном режиме примерно 100 КВт.
Для увеличения мощности излучения оказалось возможным сначала возбудить газовую смесь, не включая обратную связь (т.е. убрав, например, одно из параллельных зеркал, находящихся на пути луча), а затем вернуть зеркало на место. В качестве выключателя обратной связи используют вращающуюся призму из NaCl. Зеркала изготавливают из специальных тугоплавких материалов, а вывод излучения осуществляют через небольшое отверстие в зеркале. Мощный лазер на CO2 можно с успехом применять для резки и сварки металлов, для световой локации, а также в качестве перестраиваемого по частоте источника инфракрасного излучения.
1. Показать, что групповая скорость волны де Бройля для элек трона равна его скорости.
2. Определить коммутатор операторов координаты и импульса частицы.
3. Потенциальная энергия электрона в металле отрицательна. Как изменится скорость электрона при переходе из вакуума в меж атомное пространство металла?
4. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 100 В, перехо дит из вакуума в вольфрамовый электород. Определить показатель преломления волны де Вройля. Потенциал выхода электрона из вольфрама равен 4,5 В.
5. Применяя соотношение неопределенностей, оценить минимально возможную энергию гармонического осциллятора.
6. Показать, что проекция орбитального момента импульса электрона в атоме на ось Z квантована.
7. Показать, что энергия свободного электрона, вращающегося под действием магнитного поля в металле либо вырожденном полупроводнике по круговой орбите, квантована.
8. Для какой цели пучок молекул аммиака необходимо пропускать через неоднородное электрическое поле квадрупольного конденсатора?
§ 16.1. Возникновение энергетических зон в твердых телах
1. Рассмотрим сначала соединение двух атомов водорода, затем цепочку из атомов, представляющих собой переходную ступень от двухатомных молекул к твердым телам.
При движении частицы в прямоугольной глубокой потенциальной яме шириной а происходит квантование волнового числа, импульса и энергии частицы. Волновая функция, удовлетворяющая уравнению Шредингера,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.