Le portail a été désactivé. Veuillez contacter l'administrateur de votre portail.

Vidéo de question : Identifier les transitions qui contribuent à une lumière cohérente amplifiée Physique

Laquelle des transitions suivantes dans un atome qui fait partie du milieu actif d’un laser contribue à la production de lumière cohérente amplifiée ? [A] Transition I et transition II uniquement [B] Toutes les transitions présentées [C] Transitions II, III et IV uniquement

03:33

Transcription de vidéo

Laquelle des transitions suivantes dans un atome qui fait partie du milieu actif d’un laser contribue à la production de lumière cohérente amplifiée ? (A) transition I et transition II uniquement, (B) toutes les transitions indiquées, (C) transitions II, III et IV uniquement.

Rappelons que pour obtenir une lumière cohérente amplifiée, qui constitue la base d’un faisceau laser, on cherche à créer des émissions stimulées. Commençons par analyser chaque transition et déterminons si chacune d’entre elles aidera à une émission stimulée.

En regardant la figure, on peut voir que la transition I correspond à une émission spontanée. Ceci est lorsqu’un électron passe de l’état excité à l’état fondamental. Pour regarder ces transitions d’énergie d’une autre manière, considérons un type de représentation différent, qui montre les énergies relatives des électrons dans l’atome. L’émission spontanée se produit si rapidement qu’un électron ne restera à l’état de l’énergie excitée que pendant environ 10 nanosecondes, avant de redescendre à l’état fondamental. Puisque ce processus est très rapide, il est peu probable qu’un photon incident ayant l’énergie correcte atteigne l’électron excité et provoque une émission stimulée avant que l’électron ne revienne à l’état fondamental. Cette transition ne contribue pas à la production de lumière cohérente amplifiée.

La transition II se produit lorsque l’on excite l’atome de l’état fondamental à l’état excité. Lorsqu’un électron est dans un état excité comme celui-ci, un photon incident peut provoquer une émission stimulée de l’électron, où il libère un photon et descend à un niveau d’énergie inférieur. Le photon émis aura la même énergie, le même sens et la même phase que le photon qui a provoqué l’émission. Cela signifie que les deux photons peuvent contribuer à un faisceau de lumière laser. Cette transition contribue donc à la production de lumière cohérente amplifiée.

Regardons la transition III. Cette transition est lorsque l’électron passe de l’état excité à l’état métastable. Un électron à l’état métastable y restera, probablement jusqu’à ce qu’il interagisse avec un photon d’énergie 𝛥𝐸 indice 𝐴. Si cela se produit, une émission stimulée se produira, ce qui signifie qu’elle peut contribuer à la production d’un faisceau lumineux cohérent amplifié.

Voyons maintenant la transition IV. L’électron commence ici à l’état métastable, où il restera probablement jusqu’à ce qu’il interagisse avec un photon d’énergie 𝛥𝐸 indice 𝐴. Cette interaction entraînera une émission stimulée de l’électron, libérant un autre photon d’énergie 𝛥𝐸 indice 𝐴, avec le même sens et la même phase que le photon incident. Cette transition contribue donc également au faisceau cohérent amplifié.

Enfin, en regardant la transition V, on doit reconnaitre qu’elle est peu probable. Lorsqu’un électron à l’état métastable absorbe un photon, il subit généralement une émission stimulée plutôt que de devenir excité. Dans ce cas, s’il devient excité, il mettra essentiellement en place le scénario vu dans la transition I, où un électron excité revient à l’état fondamental. Cela signifie que, tout comme la transition I, la transition V ne contribuera pas à la création d’un faisceau cohérent amplifié.

Avec toutes ces transitions passées en revue, récapitulons maintenant. Les transitions II, III et IV contribuent à la production de lumière cohérente amplifiée, contrairement aux transitions I et V. Cela signifie que les transitions II, III et IV correspondent aux transitions qui contribuent au faisceau cohérent amplifié dans le milieu actif d’un laser. L’option (C) est correcte.

Nagwa utilise des cookies pour vous garantir la meilleure expérience sur notre site. En savoir plus sur notre Politique de Confidentialité.