Електроний парамагнітний резонанс

  • Визначення магнітного моменту.
  • Момент кількості руху.
  • Зв'язок магнітного моменту з орбітальним і спіновим моментом кількості руху.
  • Магнетон Бора. g-фактор Ланде. Гіромагнітне відношення.
  • Енергія магнітного моменту в магнітному полі.
  • Кутовий момент у квантовій механіці. Рівні енергії магнітного моменту в постійному магнітному полі у квантовій механіці.
  • ЕПР вільного електрона з орбітальним кутовим моментом рівним 0.
  • Установка для спостереження ЕПР.
  • Що таке момент кількості руху?
  • Що таке магнітний момент?
  • Що таке спін?
  • Чому дорівнює спін електрона?
  • Як магнітний момент частки пов'язаний з механічним моментом тієї ж частки?
  • Скільки рівнів енергії має вільний електрон в постійному магнітному полі?

Конкретні лазери

  • Гелій-неоновий лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії.
  • Рубіновий лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії.
  • Неодимовий лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії.
  • CO2 лазер. Діаграма рівнів енергії. Принцип дії. Накачування електричним розрядом (подовжнім і поперечним).
  • Розшифруйте позначення Cr3+.
  • Розшифруйте позначення Ne3+.
  • Чим атом відрізняється від молекули?
  • Що важче протон або електрон і в скільки разів?
  • У якої частки електричний заряд більший, - протона або електрона?
  • Назвіть межі інфрачервоного діапазону.
  • Назвіть межі видимого діапазону.
  • Назвіть межі ультрафіолетового діапазону.
  • Що таке лазер?
  • У чому лазер перевершує інші джерела електромагнітного випромінювання?
  • Діапазони електромагнітних хвиль. Їх назви і послідовність.
  • Що таке електронні, коливальні і обертальні рівні молекули?
  • Що більше, коливальна або обертальна энргия молекули?
  • Що більше, коливальна або електронна энргия молекули?
  • Скільки коливальних мод в молекулі CO2?
  • Що таке правила відбору?
  • Що таке дозволені і заборонені переходи?
  • Що таке метастабільний рівень?

Властивості лазерного випромінювання

  • Монохроматичність. Ширина спектру випромінювання. Перетворення Фур'є.
  • Когерентність (в часі). Час і довжина когерентності. Зв'язок часу когерентності з шириною лінії. Інтерференція. Видимість.
  • Когерентність (просторова). Область когерентости.
  • Расходимість і спрямованість випромінювання. Кут расходимісті. Дифракційно обмежений пучок. M2 чинник якості пучка.
  • Яскравість. Визначення. Формули.
  • Що таке монохроматичність? Якою величиною вона визначається?
  • Що таке когерентність?
  • Часова когерентність. Що таке довжина і час когерентності?
  • Як час когерентності пов'язаний з монохроматичністю?
  • Що таке просторова когерентність? Область просторової когерентності.
  • Як пов'язані просторова когерентність і спрямованість?
  • Яка різниця між просторовою і часовою когерентністю?
  • Що таке дифракційно обмежений пучок?
  • Дайте визначення яскравості джерела випромінювання.

Фотони. Закони взаємодії фотонів з атомами

  • Фотон. Його властивості.
  • Моди електромагнітного поля у вільному просторі. Щільність мод.
  • Спонтанне і вимушене (індуковане) випромінювання атома в одну моду. Поглинання фотона атомом з моди. Щільність вірогідності переходу.
  • Перетин поглинання. Форма лінії з природним розширенням. Сила переходу.
  • Формфактор лінії. Невизначеність енергія - час. Спотаний час життя рівня.
  • Взаємодія атома з декількома модами. Широкосмугові поля.
  • Вимушені переходи при взаємодії з широкосмуговим електромагнітним полем.
  • Перерахуйте властивості фотона.
  • Як пов'язані частота і енергія фотона?
  • Як ви розумієте співвідношення невизначеності енергія - час?
  • Як співвідношення невизначеності енергія - час позначається на частоті спонтанних переходів?
  • Що таке мода електромагнітного поля?
  • Що таке індуковане випромінювання?
  • Які властивості має фотон, що випускається, при вимушеному випромінюванні?
  • Чим відрізняється спонтанне випромінювання від вимушеного?
  • При поглинанні атомом фотона що відбувається з енергією атома?

Різні теорії лазера. Метод балансних рівнянь

  • Будова лазера. Активне середовище, резонатор, накачування, лазерне випромінювання.
  • Три різні теоретичні підходи до опису роботи лазера : метод балансних або швидкісних рівнянь, напівкласична теорія, квантовомеханічна теорія. Переваги і недоліки.
  • Метод балансних рівнянь. Принцип їх складання. Вірогідність і швидкості переходів. Часи життя. Релаксація. Переходи з випромінюванням і безвипромінювальні переходи. Природне і однорідне розширення. Ширина лінії. Форм-фактор. Переріз поглинання.
  • Що таке сила лінії?
  • Що таке щільність фотонів?
  • Що таке щільність потоку фотонів?
  • Що таке населеність?
  • Що описує Больцмановское розподіл?
  • Що таке накачування? Що таке швидкість накачування?
  • Що таке вірогідність поглинання або випромінювання?
  • Що таке швидкість поглинання або випромінювання?
  • Що таке час життя рівня? Що таке час розпаду рівня?
  • Що таке спонтанний час життя рівня?
  • Що таке спонтанне випромінювання?
  • Що таке безвипромінювальний перехід?
  • Що таке переріз поглинання?

Трирівнева і чотирирівнева системи. насичення середовища

  • Неможливість отримання інверсної різниці населенностей в дворівневій системі.
  • Інверсна різниця населенностей в трирівневій системі. Виведення формули. Характерні часи життя рівнів і швидкості переходів.
  • Інверсна різниця населенностей в чотирьохрівневій системі. Виведення формули. Характерні часи життя рівнів і швидкості переходів.
  • Порівняння трирівневої і чотирьохрівневої систем.
  • Насичення середовища.
  • Які втрати існують в лазері відкритого резонатора? Якими величинами вони характеризуються?
  • Чому чотирьохрівнева система ефективніша, ніж трирівнева?
  • Як представлено електромагнітне поле в теорії балансних рівнянь?
  • Що таке інверсна різниця населенностей рівнів?
  • Що таке релаксація?
  • Як між собою співвідносяться швидкість переходу, вірогідність переходу, час життя і час розпаду рівня?
  • Який зв'язок між інтенсивністю електромагнітної хвилі і щільністю потоку фотонів?
  • У чому проявляється насичення середовища?
  • Який лазерний перехід насичується легше, з великим або з меншим перерізом поглинання?

Відкриті резонатори

  • Функції резонатора в лазері.
  • Необхідність використання відкритих резонаторів в газових і твердотілих лазерах. Подовжні моди. Міжмодова різниця частот відкритого резонатора.
  • Поперечні моди відкритого резонатора. Позначення. Спектр відкритого резонатора.
  • Параметри, що визначають втрати в резонаторі, час життя фотона, добротність, сумарні втрати . Співвідношення між цими параметрами.
  • Втрати у відкритому резонаторі.
  • Відкритий резонатор. Дифракційні втрати і їх роль.
  • Відкритий резонатор. Селекція поперечних і подовжніх мод.
  • Які функції у лазерного резонатора?
  • Чому закритий резонатор мало придатний для використання в лазерах?
  • Що таке відкриті резонатори і чому вони використовуються в лазерах?
  • Що таке подовжні моди?
  • Яка відстань по частоті між сусідніми подовжніми модами?
  • Що таке поперечні моди? Як вони позначаються?
  • Яка поперечна мода є основною?
  • У якому відкритому резонаторі рідше спектр подовжніх мод, - в коротшому або довшому?

Безперервний режим роботи лазера

  • Безперервний режим роботи лазера. Насичення середовища. Фізика явища. Параметри насичення середовища .
  • Безперервний режим роботи лазера. Підсилення інвертованого середовища. Коефіцієнт підсилення.
  • Безперервний режим роботи лазера. Розподілені втрати.
  • Безперервний режим роботи лазера. Умови існування лазерної генерації.
  • Безперервний режим роботи лазера. Порогова різниця населенностей лазерного переходу.
  • Безперервний режим роботи лазера. Розвиток лазерної генерації на початковій стадії і перехід в стаціонарний режим.
  • Безперервний режим роботи лазера. Вихідна щільність потоку фотонів і вихідна потужність.
  • Фізичний сенс перерізу поглинання.
  • Що таке порогова інверсна різниця населеності?
  • Як змінюється інверсна різниця населенностей лазерного переходу у безперервному лазері при збільшенні потужності накачування?
  • Коефіцієнт відображення дзеркала резонатора лазера показує відносні втрати енергії електромагнітної хвилі при відображенні. Це втрати енергії за який час?
  • Чому у лазера, працюючого у безперервному режимі, інверсна різниця населенностей завжди дорівнює пороговій різниці населенностей?
  • Що таке коефіцієнт поглинання середовища? Його визначення?
  • Що таке коефіцієнт посилення середовища? Його визначення?
  • У чому полягає ефект насичення середовища?

Імпульсний режим роботи лазера. Модуляція добротності

  • Q- модуляція. Наочний опис отримання велетенських імпульсів. Графічне зображення процесів в лазерному середовищі при Q- модуляції.
  • Q- модуляція. Балансні рівняння, що описують формування лазерного імпульсу.
  • Q- модуляція. Вираз для щільності фотонів як функції інверсної різниці населенностей.
  • Q- модуляція. Максимальна пікова вихідна потужність. Виграш в потужності в порівнянні з безперервним режимом.
  • Q- модуляція. Енергія і тривалість імпульсу.
  • Способи реалізації режиму Q- модуляції. Активна і пасивна Q- модуляція.
  • Електрооптичні і акустооптичні модулятори.
  • Фізичні основи методу модуляції добротності.
  • Що таке час життя фотона?
  • Де в лазері, працюючому в режимі модуляції добротності, заздалегідь накопичується енергія, яка потім висвічується у вигляді імпульсу?
  • Чому дорівнює інверсна різниця населеності середовища лазера, працюючого в режимі модуляції добротності, в максимумі випромінюваного імпульсу?
  • У скільки разів імпульсна потужність лазера, працюючого в режимі синхронізації мод, більше потужності того ж лазера, працюючого у безперервному режимі?
  • Чим визначається тривалість імпульсу лазера, працюючого в режимі модуляції добротності?
  • Які ви знаєте практичні методи здійснення модуляції добротності?
  • Що таке електрооптичний ефект?
  • Опишіть роботу акустооптичного модулятора.

Імпульсний режим роботи лазера. Синхронізація мод

  • Синхронізація мод. Що це таке.
  • Теоретичний опис синхронізації мод в частотній і часовій шкалі.
  • Синхронізація мод. Основні співвідношення для тривалості імпульсу і частоти дотримання імпульсів.
  • Фізичні основи методу синхронізації мод.
  • Чому дорівнює період повторення імпульсів в лазері, працюючому в режимі синхронізації мод?
  • Чому дорівнює тривалість імпульсу в лазері, працюючому в режимі синхронізації мод?