فيديو السؤال: تحديد إجمالي عدد الفوتونات بعد انبعاث مستحث للإشعاع الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل فوتونات تتفاعل مع ذرات مثارة في الوسط الفعال لليزر. كم فوتونًا سوف يمر عبر المنطقة المحددة بخط متقطع الموضحة في الشكل؟ اعتبر أن جميع الذرات تبقى في حالات مثارة حتى انبعاث فوتون.

في هذا الشكل، لدينا ثلاث ذرات هنا، وهنا، وهنا. بالإضافة إلى هذه الذرات، نلاحظ وجود فوتونات. فيما يخص الذرة الموجودة على اليسار، لدينا فوتون يدخل ويتفاعل مع هذه الذرة، ما يؤدي إلى اضمحلال الذرة إلى حالة طاقة أقل، ومن ثم تبعث فوتونًا مطابقًا للفوتون الذي يتفاعل معها في الأصل. نلاحظ أنه باضمحلال هذه الذرة إلى حالة طاقة أقل، فإنها ضاعفت عدد الفوتونات. تتكرر هذه العملية مع كلتا الذرتين الموجودتين على اليمين. فيوجد فوتون مع كل ذرة ويتفاعل معها. وهذان الفوتونان متطابقان في التردد مع الفوتون الأصلي المتفاعل.

ولذا، نتوقع أن تهبط كلتا الذرتين إلى حالة طاقة أقل، وتبعثا فوتونًا مطابقًا للفوتون المتفاعل الذي يستحث هذا الانبعاث. تبعث إذن كل ذرة من الذرتين الموجودتين على اليمين الفوتون الخاص بها. يمكننا القول إن هذين الفوتونين هما الموضحان هنا، وهما نسختان من الفوتونين الأصليين المتفاعلين اللذين لا يزالان موجودين بدلًا من امتصاصهما. بعد معرفة هذه المعلومات، يمكننا الإجابة عن السؤال. عدد الفوتونات التي تمر عبر المنطقة المحددة بخط متقطع الموضحة في الشكل هو أربعة؛ فوتون واحد لكل ذرة من الذرات الموضحة على يمين الشكل، وفوتون واحد لحث انبعاث الفوتون من كل ذرة، وبهذا يكون العدد الإجمالي أربعة.