سوال ۱۹ — سؤال ۱۹ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — مرداد ۱۴۰۵

الف) گسیل القایی

ب) ترازهایی که الکترون‌ها در آن‌ها مدت زمان بسیار طولانی‌تری نسبت به حالت برانگیختهٔ معمولی باقی می‌مانند.

الف) گسیل القایی. در شکل، الکترون در تراز بالاتر $E_U$ است. یک فوتون ورودی که انرژی‌اش برابر اختلاف دو تراز است ($hf = E_U - E_L$) از کنار اتم می‌گذرد و الکترون را وادار می‌کند که به تراز پایین‌تر $E_L$ برود. در این گذار یک فوتون تازه گسیل می‌شود که با فوتون ورودی هم‌انرژی، هم‌جهت و هم‌فاز است؛ به همین دلیل در شکل دو فوتون یکسان از اتم خارج می‌شوند. چون گسیل را فوتون ورودی القا کرده است، به آن گسیل القایی می‌گویند (پایهٔ کار لیزر همین فرایند است).

فرق آن با گسیل خودبه‌خودی این است که در گسیل خودبه‌خودی، الکترون بدون فوتون ورودی و در زمانی تصادفی به تراز پایین می‌رود و یک فوتون در جهتی دلخواه گسیل می‌کند.

ب) الکترونی که به یک حالت برانگیختهٔ معمولی می‌رود، تنها مدت بسیار کوتاهی در آن می‌ماند و زود به تراز پایین‌تر برمی‌گردد. اما برخی اتم‌ها ترازهای برانگیخته‌ای دارند که الکترون در آن‌ها مدت زمان بسیار طولانی‌تری باقی می‌ماند؛ به این ترازها ترازهای شبه‌پایدار می‌گویند. به کمک این ترازها می‌توان تعداد زیادی الکترون را در تراز بالا نگه داشت تا گسیل القایی بارها تکرار شود و نور لیزر پدید آید.