Editing Synchrotron- und Laserstrahlung

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===Spektralverteilung der Strahlung===
===Spektralverteilung der Strahlung===
:<math>I(\lambda)\sim(\frac{\lambda_c}{\lambda})^4,\quad \lambda \gtrsim \lambda_c</math>
:<math>I(\lambda)~(\frac{\lambda_c}{\lambda})^4,\quad \lambda \gtrsim \lambda_c</math>
kritische Wellenlänge  
kritische Wellenlänge  
<math>{{\lambda }_{c}}=\frac{4\pi R}{3{{\gamma }^{3}}},\quad \gamma =\frac{E}{m{{c}^{2}}}</math>
<math>{{\lambda }_{c}}=\frac{4\pi R}{3{{\gamma }^{3}}},\quad \gamma =\frac{E}{m{{c}^{2}}}</math>
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und mit {{FB|Planckschem Strahlungsgesetz}} vergleichen, ergibt
und mit {{FB|Planckschem Strahlungsgesetz}} vergleichen, ergibt


a) <math>g_1 B_{12} = g_2 B_{21}</math> --> Besetzungsinversion notwendig
a) <math>g_l B_{12} = g_2 B_{21}</math> --> Besetzungsinversion notwendig




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[[Datei:17.4.niveau.laser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Pumpschema 4-Niveau Laser]]
[[Datei:17.4.niveau.laser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Pumpschema 4-Niveau Laser]]
===Einige Lasertypen===
 
[[Datei:17.5.edelgasionenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|{{FB|Edelgasionenlaser}} z. B. Ar<sup>+</sup>- Laser]]
[[Datei:17.5.edelgasionenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|{{FB|Edelgasionenlaser}} z. B. Ar<sup>+</sup>- Laser]]


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]]
]]


Nd: YAG-Laser
Blitzlicht
Farbstofflaser
i-??5-'-VEinmodenlaser
( L
Resonator
~
)
L
>.
f
- 6.4 -
u
fiT
+0,7% Nd: Nd3+ 4d10 4f3 ss2 sp6
4f-Schale durch ss, sp abgeschirmt,
Kristallfeldenfluß
deshalb relativ gering




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[[Datei:17.9.einmodenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Einmodenlaser]]
[[Datei:17.9.einmodenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Einmodenlaser]]
Resonator <math>L=m\frac{\lambda }{2}</math>,
<math>\lambda =\frac{2L}{m},\nu =\frac{c}{\lambda }=\frac{cm}{2L}</math>
(longitudinaler) Modenabstand
<math>d\lambda =\frac{2L}{{{m}^{2}}},d\nu =\frac{c}{2L}\left( =\frac{c}{{{\lambda }^{2}}}d\lambda  \right)</math>
z.B.
<math>L=1\text{m}\to d\nu =\frac{3\cdot {{10}^{8}}\text{m/s}}{2\text{m}}=150\text{MHz}</math>
z.B.
<math>\lambda =500\text{nm}\quad d\lambda =\frac{{{\lambda }^{2}}}{c}d\nu =\frac{25\cdot {{10}^{-14}}{{\text{m}}^{\text{2}}}}{3\cdot {{10}^{8}}\text{m/s}}1,5\cdot {{10}^{8}}\text{/s}=1,25\cdot {{10}^{-13}}\text{m}=0,125\text{pm}=1,25\cdot {{10}^{-3}} \AA</math>




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[[Datei:17.11.verstaerkungsprofil.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]]
[[Datei:17.11.verstaerkungsprofil.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]]
Verstärkerprofil z. B. Dopplerbreite, Druckverbreiterung, Stöße
Verstärkerprofil z. B. Dopplerbreite, Druckverbreiterung, Stöße
 
Exp.
Dopplerbreite  
/' Wo b.Ao V'
<math>\frac{\Delta {{\nu }_{D}}}{\nu }=\frac{\Delta {{\lambda }_{D}}}{\lambda }=\frac{v}{c},\quad \frac{v}{c}=\frac{\sqrt{3kT}}{m{{c}^{2}}}\approx {{10}^{-6}}</math>
Dopplerbreite v = -X-~ C
 
30108
z. B. >. = 500 nm bzw. v = cl>' = [[Benutzer:Schubotz|Schubotz]] Hz =
5010-7
b.Ao ~ 5010-13 m = 0,5 pm
Wo ~ 60108 Hz = 600 MHz


[[Datei:17.12.verbreiterung.png]]
[[Datei:17.12.verbreiterung.png]]


z. B.  
z. B. >. = 500 nm bzw. v = cl>' = [[Benutzer:Schubotz|Schubotz]] Hz =
<math>\lambda =500\text{nm}</math>
5010-7
bzw.  
b.Ao ~ 5010-13 m = 0,5 pm
<math>\nu =c/\lambda =\frac{3\cdot {{10}^{8}}}{5\cdot {{10}^{-7}}}\text{Hz}=6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}</math>
Wo ~ 60108 Hz = 600 MHz
:<math>\begin{align}
Beispiele: HeNe
  & \Delta {{\lambda }_{D}}=0,5\text{pm} \\
Ar+
& \Delta {{\nu }_{D}}=600\text{MHz} \\
Farbstoff
\end{align}</math>
1500 MHz
 
8000 MHz
 
103 GHz (starke Stoßverbreiterung)
Exp. Beispiele:
*HeNe <math>\Delta {{\nu }_{D}}=1500 MHz</math>
*Ar+ <math>\Delta {{\nu }_{D}}=8000 MHz</math>
*Farbstoff <math>\Delta {{\nu }_{D}}= 103 GHz</math> (starke Stoßverbreiterung)
 
Einmodenlaser: Stufenweise Einschränkung durch verschiedene optische
Einmodenlaser: Stufenweise Einschränkung durch verschiedene optische
Filter (Lyot, {{FB|Etalons}})
Filter (Lyot, Etalons)
 
Exp. Anforderungen bei gewünschter Linienbreite dVLaser ~ 1 MHz
Exp. Anforderungen bei gewünschter Linienbreite <math>\text{d}{{\nu }_{Laser}}\approx 1\text{MHz}</math>
z. B. >. = 500 nm r._v = 601014 Hz dv /v = 1 6010-9
z. B. <math>\lambda =500\text{nm }\to \nu =6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}\quad \text{d}{{\nu }_{Laser}}/\nu =1,6\cdot {{10}^{-9}}</math>
'''V Laser'
 
d. h. Resonatorst~bilität dL/L ~ 10-9 (bei L = 1 m dL ~ 1 nm)
d. h. Resonatorstabilität <math>dL/L \approx 10^{-9}</math>(bei <math>L = 1 m dL \sim 1</math> nm)
z. B. Temperaturstabilität: dL/L = aodT r.v dT ~ 10-3 K
 
't- Invar z. B. 10-6/K
z. B. Temperaturstabilität: d<math>dL/L=\alpha dT\to dT\le {{10}^{-3}}K</math>, mit <math>\alpha </math> Invar z.B. <math>10^{-6}</math>K
Druckabhängigkeit: statt L eigentlich ~ noL n Brechungsindex
 
Druckabhängigkeit: statt L eigentlich <math>\to n\cdot L</math>, n Brechungsindex
der Luft
der Luft
<math>n = n(p) \approx 1,0003...</math> für <math>p = p_0 = 1 bar</math>
n = n(p) ~ 1,0003 ...
 
dL/L = (n-1) dp/po =
 
für p = Po = 1 bar
<math>dL/L\text{ }=\text{ }(n-1)\text{ }dp/{{p}_{0}}\text{ }=3\cdot {{10}^{-4}}dp/{{p}_{0}}\text{ }\to dp\text{ }\le \text{ }3\cdot {{10}^{\text{-6}}}\text{ bar=}3\cdot {{10}^{-3}}\text{ mbar}</math>
3 010-40dp/po n; dp " 3010-6 bar
" 3010-3 rnbar
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