Vyýpisky 20

(226) ( celková energie elektronu vázaného k atomovému jádru = záporná, a mění se po skocích. Také sklon roviny jeho „oběžné dráhy“ – orbitu – ve vnějším magnetickém poli není libovolný, nýbrž je určen magnetickým orbitálním kv. č. (mℓ ).
Získá-li vázaný elektron energii (srážkou s jiným atomem, molekulou, . . . s fotonem, nebo v silném elektrickém poli), může přeskočit na vyšší energetickou hladinu – excitovaný stav. Případně se může od atomu zcela uvolnit – ionizace. Energie volného elektronu je již kladná a mění se spojitě.
…………………………………………………………………………………………………………………..

Je-li systém v termodynamické rovnováze, pak je ve stavu s nejnižší možnou hodnotou celkové energie = základní stav (stav neexcitovaný, nevybuzený).
srážkou s jinou částicí (nezářivý přechod)
atom ze základního stavu do excitovaného
absorpcí fotonu (zářivý přechod)
Excitovaný stav = nestabilní ((t ( 10-8 s). Některé excitované stavy přetrvávají až ( 10-3s (tzv. metastabilní stav).
srážkou s jinou částicí (nezářivý přechod)
atom z excitovaného stavu do základního

emisí fotonu (zářivý přechod)
spontánní, samovolná (běžné zdroje světla: zářivka, žárovka, plamen, . . .)
Emise
stimulovaná, vynucená (lasery)
……………………………………………………………………………………………………………………...
Stimulovaná emise – využita v laserech.
LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (= zesilování světla stimulovanou emisí záření).
...............................................................................................................................................................
Přirozený (rovnovážný) stav atomů s mnoha elektrony: Nejnižší energiové hladiny obsazeny – horní hladiny neúplně obsazeny nebo zcela volné (a). Pro činnost laserů nutno dosáhnout obráceného obsazení, tzv. inverze (b):
Proces převádění atomů z nižšího energiového stavu do vyššího = čerpání.
...............................................................................................................................................................

mnoho typů. Všechny ze 3 hlavních částí: aktivní prostředí (1)
budící zdroj (2)
rezonanční systém (3).
(2)


E = h f

(1)
(3)

Aktivní prostředí . . . z atomů schopných přejít do inverzního stavu. Ty jsou rozptýleny v nosném prostředí (1). Např. rubínový laser – nosné prostředí Al2O3 , v něm rozptýleny ionty aktivní látky (24Cr+++):
E3
-


hf3,1 = E3 – E1 - E2
(čerpání)

- E1 2 hf2,1
hf 2,1 = E2 – E1 (2-krát zesílený
(vstupní signál) výstupní signál)

Hladina E2 = metastabilní. Iont Cr setrvává na této hladině ( 10 –2 s.
Optické čerpání pomocí výbojky ( 2 ). Její záblesk ( 10- 3 s.
( 3 ) . . . rezonanční systém (např. zrcadla Fabryho – Perotova interferometru).
........................................................................................................................................................... Jiný př.: laser He – Ne:
Stejnosměrné napětí U vyvolá ve výbojce (naplněné směsí He a Ne) proud elektronů. Elektrony se srážejí s atomy He, atomy He se srážejí s atomy Ne. Atomy Ne emitují světlo podél osy výbojové trubice. Zrcadla M1 , M2 vracejí světlo zpět do směsi He, Ne, čímž se neustále obnovuje inverze v obsazení energiových hladin elektrony v atomech Ne. ( tento typ laseru pracuje kontinuálně. Zrcadlo M2 je částečně propustné, takže malá část světelného záření jím prochází ven jako laserový svazek světla.
Schema nejnižších energiových hladin atomů He a Ne, na nichž dochází k inverzi a posléze k emisi fotonů světla. Při každém jednotlivém přechodu elektronů z hladiny E2 na hladinu E1 atomů Ne je emitován pouze jeden foton.
...............................................................................................................................................................
Příklad:
Kapitola 41:
...............................................................................................................................................................




Energetické stavy osamocených atomů = diskrétní soustava energiových hladin. Každá z nich obsazena elektrony tak, aby byl splněn Pauliho vylučovací princip.
Např.: atom mědi je na 29. místě periodické soustavy prvků. Jeho 29 elektronů je rozděleno ve shodě s Pauliho vylučovacím principem následovně:
………………………………………………………………………………………………………...
Složíme-li z N osamocen