Physics
Laser und Gasentladung
Pumpen Sie ein Dreiniveau-Medium über seine Schwelle und sehen Sie die stimulierte Emission übernehmen; dann jagen Sie Elektronen durch eine Entladungsröhre in die Franck-Hertz-Täler.
Was passiert
Drehen Sie die Blitzlampe auf, und der Stab zwischen den Spiegeln bleibt still - bis zur geschlossenen Schwellenformel, wo die Photonenzahl explodiert, in Relaxationsoszillationen klingelt und sich in einen Strahl setzt, der linear mit der Pumpe heller wird, während die Besetzungsbalken die Verstärkung exakt am Spiegelverlust festgeklemmt zeigen. Ein Haken bei Zweiniveau, und dieselbe Pumpe scheitert für immer: keine Inversion ohne drittes Niveau. In der Entladungsröhre surfen Elektronen das Feld und blitzen violett, blau und rot bei exakt den Niveaudifferenzen - unter 4,9 Volt gar kein Leuchten - während der gescannte Kollektorstrom die Franck-Hertz-Täler im 4,9-Volt-Abstand gräbt.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen dN₂/dt = R_pump N₁ − (A + B I) N₂ (drei Energieniveaus) optische Verstärkung, wenn N₂ > N₁; Laserschwelle, wenn optische Verstärkung gleich optischem Verlust ist Die Lichtintensität I erhöht sich durch stimulierte Emission: Ein eingehendes Photon erzeugt zwei identische ausgehende Photonen
