Tha am prionnsapal an gnìomh an leusair: feartan leusair rèididheachd

Tha a 'chiad prionnsapal an gnìomh an leusair, a tha stèidhichte air an fiosaig de Planck aig rèididheachd lagh, ann an teòiridh, Einstein ann an 1917 a chaidh fhìreanachadh. Thug e iomradh air a 'chiad sreath, gun ullachadh agus a bhrosnachadh cruth de rèididheachd tarraingeach coltachd a' cleachdadh èifeachdan (Einstein èifeachdan).

trailblazers

Teodor Meyman a 'chiad sealltainn prionnsapal an gnìomh de ruby leusair, stèidhichte air an Optical' spùtadh a 'cleachdadh flash lampa fuadain ruby, a' gineadh an rèididheachd ciallach le wavelength de sònraichte 694 NM.

Ann an 1960, Iran saidheans Javan agus Bennett a chruthachadh a 'chiad gas leusairean a' cleachdadh measgachaidhean de e agus Ne millteach ann an co-mheas de fhear aig 1:10.

Ann an 1962, R. N. Talla a 'dèanamh a' chiad diode leusair a dhèanamh de gallium arsenide (GaAs), emitting aig wavelength de 850 mìltean mara. An dèidh sin an aon bhliadhna, Nick Golonyak leasachadh a 'chiad semiconductor eòlaichean generator de solais faicsinneach.

Tha an uidheam agus a 'phrionnsabal de leusairean

Tha gach leusair siostam gabhail a-steach gnìomhach tro mheadhan optically chur eadar paidhir co-shìnte agus air leth a 'smaoineachadh sgàthanan, tha aon de na translucent, agus cumhachd an tùs spùtadh e. Mar a tha buannachd tro mheadhan urrainn mar cruaidh, sùgh no gas, aig a bheil an comas a bhith a 'meudachadh amplitude an solas tonn a' dol tro e a-staigh le dealain no Optical spùtadh rèididheachd. Tha na stuthan a chur eadar paidhir de sgàthain agus mar sin gu bheil an solas a 'nochdadh aig dhaibh gach uair a' dol tro e, agus, an dèidh a ràinig meudachadh mòr, penetrates leth sgàthan.

duplex àrainneachd

Beachdaich air prionnsapal an gnìomh le leusair gnìomhach tro mheadhan aig a bheil dadaman Chan eil ach dà lùth ìrean: S bhioran S ₂ agus ionad _1. Ma na dadaman tro uidheam sam bith 'spùtadh (Optical, sgaoilidh dealain an-dràsta no transmittance electron ionnsaigh) Tha e na thoileachas staid S _2, ann am beagan nanoseconds till iad gu bunaiteach a shuidheachadh, mach lùth photons hν S = ₂ - S _1. A rèir Einstein an teòiridh, sgaoilidhean air a dhèanamh ann an dà diofar dhòighean: an dara cuid tha e brosnaichte le photon, no tha e a 'tachairt gu nàdarrach. Anns an t-seann chùis, a bhrosnachadh sgaoilidh a 'tachairt agus an dàrna - gun ullachadh. Aig tearmach equilibrium, an coltachd a bhrosnachadh de sgaoilidhean tha mòran nas ìsle na an grunnd (fhear aig 1:10 ^33), agus mar sin a 'chuid as motha gnàthach Gun cho-chòrdadh solas stòran, agus lasing e comasach anns a' h-tearmach eile seach equilibrium.

Fiù 's le fìor làidir a' spùtadh sluagh-ìre a ghabhas siostaman a-mhàin a dhèanamh co-ionnan. Uime sin, a choileanadh an t-sluaigh no tionndadh eile Optical spùtadh dòigh Feumaidh trì no ceithir ìre-siostam.

ioma-ìre siostam

Dè tha a 'phrionnsabal de na trì-ìre leusair? Tha irradiation de dhian solas tricead ν ₀₂ pumpaichean suas àireamh mhòr de dadaman bhon ìre as ìsle lùth S S ₀ agus ₂ de na h-àrd. Radiationless eadar-ghluasad leis na dadaman S ₂ S ₁ a 'stèidheachadh sluagh tionndadh eadar S ₁ agus S _0, a tha ann an gnìomh a tha a-mhàin comasach nuair na dadaman tha ùine fhada ann an metastable staid S _1, agus a' ghluasad bhon S ₁ gu E ₂ a 'tachairt gu math luath. Tha obrachaidh prionnsabal trì-ìre leusair a tha anns na h-, mar sin, gu bheil eadar ₀ agus E E _1, an t-sluaigh tionndadh a choileanadh agus tha e nochdte photon lùth S ₁ -E ₀ bhrosnachadh sgaoilidh. Nas fharsainge ìre E ₂ dh'fhaodadh a mheudachadh chiad sreath wavelength raon nas èifeachdaiche gus pumpa, a 'ciallachadh, ann am fàs a bhrosnachadh an sgaoilidh.

Trì-ìre siostam a 'cur feum fìor àrd a' spùtadh cumhachd bhon an ìre ìseal, tha an sàs ann an ginealach, tha e bunait. Anns a 'chùis seo, gus an àireamh-sluaigh tionndadh thachair don stàit S ₁ a phumpadh còrr is leth an àireamh iomlan de dadaman. Anns a 'chùis seo, an lùth a tha a' caitheamh. A 'Phumpa cumhachd Faodar lùghdachadh gu mòr ma ìsle lasing ìre nach eil an t-ionad, a tha a' cur feum air co-dhiù ceithir-ìre an t-siostam.

A rèir nàdar na gnìomhach stuthan, a 'leusairean an seòrsachadh bunaiteach ann an trì roinnean-seòrsa,' se sin cruaidh, sùgh agus gas. Bho 1958, nuair a chaidh a 'chiad ghinealach a chaidh ann an ruby criostal, eòlaichean saidheans agus luchd-rannsachaidh air a sgrùdadh raon farsaing de stuthan anns gach roinn-seòrsa.

cruaidh-stàite leusair

An t-obrachadh a tha stèidhichte air cleachdadh gnìomhach tro mheadhan na Gàidhlig a tha air a chruthachadh le bhith a 'cur ris an glutadh criostal chliath gluasaid meatailt ^{(+3 Ti,} Kr ^+3, V ^+2, Co ^+2, Ni ^+2, Fe ^+2, agus mar sin air. D.) , tearc talamh ions (Ce ^+3, pr ^+3, ND ^+3, PM ^+3, sm ^+2, Eu ^{+ 2, 3 +,} TB ^+3, Dy ^+3, Ho ^+3, Er ^+3, Yb ⁺³ , et al.), agus actinides leithid U ^+3. Tha an lùth ìrean na ions uallach mhàin airson ginealach. Feartan corporra a 'bhonn stuth, leithid tearmach conductivity agus leudachadh tearmach tha cudromach do an obrachadh èifeachdach an leusair. Àite cliathach na dadaman timcheall doped ion atharrachadh lùth a ìrean. Faid eadar-dhealaichte nan tonn ghinealach ann an gnìomhach tro mheadhan na tha air a choileanadh le mealltachd dhrogaichean diofar stuthan anns an aon ion.

Holmium leusair

Tha eisimpleir de chruaidh-stàite leusair a tha eòlaichean generator, anns holmium dadam an àite a 'bhunait stuth a' chriostail chliath. Ho: YAG 'S e aon de na stuthan as fheàrr lasing. Tha obrachaidh phrionnsabal an holmium leusair gu bheil yttrium almain Garnet doped le holmium ions, optically phumpadh le flash lampa agus emits aig wavelength de 2097 NM fo-dhearg ann an raon a tha gu math a-steach do na bodhaig. Cleachd seo airson obraichean leusair air altan, leigheas fiaclair, gu vaporize ceallan aillse, dubhaig agus gallstones.

A semiconductor eòlaichean generator

Eòlaichean math leusairean a tha daor, a 'leigeil le mòr-dhèanamh agus tha iad furasta scalable. Obrachaidh prionnsabal an semiconductor leusair stèidhichte air cleachdadh na pn diode-snaim, a tha a 'dèanamh solas àraidh wavelength le recombination an giùlain aig claonadh deimhinneach, mar LED. LED-mach gu nàdarrach agus leusair diodes - compulsively. A 'coileanadh an staid sluaigh tionndadh,-obrachaidh an-dràsta a bu chòir a dhol thairis air a stairsnich. Tha gnìomhach tro mheadhan ann semiconductor diode Tha sealladh air a 'cheangal sgìre dà-thaobhach fillidhean.

Tha am prionnsapal seo obrachadh a-seòrsa leusair tha sin a 'cumail suas oscillations sgàthan sam bith taobh a-muigh a dhìth. Tha meòrachail comas, a chaidh a chruthachadh air sgàth gu refractive Clàr-ìnnse na fillidhean agus taobh a-staigh faileas na gnìomhach tro mheadhan na Gàidhlig, tha gu leòr airson an adhbhair seo. Tha deireadh an uachdar Cleave diodes a 'toirt co-shìnte a' smaoineachadh uachdar.

Tha compound chruthachadh le semiconductor stuth den aon t-seòrsa ris an canar homojunction, mar a chaidh a stèidheachadh le ceangal dà eadar-dhealaichte - heterojunction.

Semiconductors p agus 'n seòrsa le àrd dùmhlachd-giùlain a chruthachadh p n-snaim le fìor tana (≈1 mm) lughad filleadh.

gas leusair

Tha am prionnsapal obrachadh agus a 'cleachdadh an seòrsa seo de leusair tha e comasach a' cruthachadh innealan de cha mhòr sam bith comas (bho milliwatts gu megawatt) agus thuinnean (bho ultraviolet airson fo-dhearg) agus ag obrachadh ann pulsed agus modhan leantainneach. Stèidhichte air nàdar na gnìomhach meadhanan, tha trì seòrsaichean de leusairean gas, 'se sin atamach, ionic agus Mhoileciuilich.

As gas leusairean a phumpadh le dealain-arm. Tha electrons ann an arm tube a 'luathachadh leis an dealain achadh eadar an electrodes. Tha iad a 'bualadh na chèile le dadaman, ions no molecules de gnìomhach tro mheadhan na Gàidhlig agus brosnachadh gluasad gu ìrean nas àirde a choileanadh lùth staid sluaigh tionndadh agus a bhrosnachadh sgaoilidh.

Mhoileciuilich leusair

Tha am prionnsapal leusair gnìomh stèidhichte air an fhìrinn gu bheil, eu-coltach ris an iomallach dadaman agus ions ann atamach agus ion leusairean molecules shealbhachadh farsaing lùth bannan fa leth lùth ìrean. A thuilleadh air sin, tha gach cumhachd electron ìre tha àireamh mhòr de vibrational ìrean, agus an fheadhainn ann an turn - beagan cuairteachaidh.

Tha an lùth eadar an electron lùth-ìrean a tha ann an UV faicsinneach is roinnean an raoin, fhad 'sa bha eadar an vibrational-cuairteachaidh ìre - ann am fad is sgìrean faisg air fo-dhearg. Mar sin, 'chuid as motha de na Mhoileciuilich leusairean ag obair ann fad às no faisg air-roinnean fo-dhearg.

excimer leusairean

Excimers tha leithid moileciuil sa chruinne mar ArF, KrF, XeCl, a tha air a roinn stàball talamh stàite agus a 'chiad ìre. Tha am prionnsapal obrachadh an ath leusair. Mar as trice, tha an àireamh anns an talamh staid na molecules beag, agus mar sin dìreach a 'spùtadh o'n talamh staid nach eil e comasach. Tha molecules a chruthachadh anns a 'chiad bhioran eileagtronaigeach staid le compound a bhith àrd lùth halides le inert millteach. Tha an sluagh tionndadh a tha furasta a choileanadh bhon a chaidh an àireamh de molecules aig ìre bhunaiteach ro ìseal, an taca ris a 'bhioran. Tha an leusair prionnsabal an gnìomh, ann goirid, a tha gluasad bho dealanach a 'dol air bhioran staid gu talamh staid dissociative. Tha àireamh-sluaigh air an talamh a tha an stàit daonnan aig ìre ìosal, oir aig an àm seo a 'dissociate moileciuil sa chruinne-a-steach dadaman.

Tha an uidheam agus leusairean prionnsabal a dhèanamh suas ann gu bheil an arm tube air a lìonadh le measgachadh de halide (F ₂₎ agus tearc gas (Ar). Tha electrons ann dissociate agus ionize an halide molecules agus a 'cruthachadh droch ions. Ions Ar ⁺ deimhinneach is àicheil F ^- a 'gabhail agus a' dèanamh ArF molecules anns a 'chiad bhioran stàite às dèidh sin co-cheangailte ri gluasad gu bonn staid repelling agus ciallach ghinealach de rèididheachd. Excimer leusair, prionnsapal an gnìomh agus cleachdadh a tha sinn a nis a 'beachdachadh, a dh'fhaodar a chleachdadh airson a' spùtadh an gnìomhach tro mheadhan na dath.

leaghan leusair

An coimeas ri Teann-stuthan, lionntan tha barrachd homogeneous agus a bhith nas dùmhlachd gnìomhach dadaman, ann an coimeas ri millteach. A thuilleadh air seo, chan eil iad doirbh a dhèanamh, a 'leigeil le teas furasta dissipation agus faodar furasta an àite. Tha am prionnsapal an gnìomh an leusair a chleachdadh mar buannachd mheadhan na organach dath, leithid DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-P- dimethylaminostyryl-4H-pyran), rhodamine, styryl, LDS, coumarin, stilbene, agus an leithid. D ., air a sgaoileadh ann an solvent iomchaidh. A fuasgladh an dath molecules tha toilichte le rèididheachd aig a bheil wavelength Tha deagh coefficient chiad sreath. Tha an leusair prionnsabal an gnìomh, ann an ghoirid, tha a ghineadh aig fhaide wavelength, ris an canar fluorescence. Tha an diofar eadar an neart a ghabhail a-steach a thèid a sgaoileadh agus a chleachdadh photons nonradiative lùth atharraichidhean agus a 'teasachadh an t-siostam.

Nas fharsainge còmhlan fluorescence leaghan leusairean a tha sònraichte - wavelength tuning. Tha am prionnsapal obrachadh agus cleachdadh seòrsa seo mar tunable leusair agus an solas ciallach tùs, a tha a 'sìor fhàs cudromach ann an spectroscopy, holography, agus ann Bith-mheidigeach iarrtasan.

O chionn ghoirid, leusairean a chleachdadh gus dath airson isotope dealachaidh. Anns a 'chùis seo, air an leusair roghnach excite fear dhiubh, a' brosnachadh a 'tòiseachadh cheimigeach a bhualadh.