Элементы квантовой биофизики

Спектр возбуждения люминесценции – зависимость относительной интенсивности люминесценции от длины волны возбуждающего света:



Принцип устройства и работы лазеров.


Лазеры – оптические квантовые генераторы, в основе работы которых лежит явление вынужденной люминесценции.
Спонтанная люминесценция – излучение, возникающее после возбуждения молекулы самопроизвольно.
Вынужденная люминесценция – излучение, возникающее при взаимодействии с возбуждённой частицей нового фотона.

В результате вынужденного квантового перехода от частицы в одном и том же направлении распространяются два одинаковых фотона – первичный (вынуждающий) и вторичный (вновь испущенный). При их встрече с возбуждённой частицей образуется уже 4 одинаковых фотона, далее 8, 16 и т.д., т.е. световой поток лавинообразно нарастает. Таким образом, происходит усиление света при его прохождении через систему. По аналогии с электронными устройствами такого рода, система называется «Оптический квантовый усилитель».


Условия реализации такого усилителя на практике:

1. 
   Инверсная (противоположная нормальной) заселённость энергетических уровней.
   
2. 
   Метастабильное возбуждённое состояние.
   

Процесс возбуждения вещества с целью создания инверсии населённостей – накачка. Она может быть оптическая, электрическая, химическая.
Для превращения процесса усиления в процесс генерации в систему вводится положительная обратная связь.



В лазерах ПОС осуществляется с помощью оптического резонатора, представляющего собой два зеркала (сплошное и полупрозрачное) я ячейку с активным веществом между ними. Фотоны, испускаемее при индуцированных квантовых переходах в активном веществе многократно отражаются от зеркал. При этом удлиняется их путь в активном веществе, возрастет число встреч с возбуждёнными частицами, и интенсивность излучения увеличивается.