หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ 

การทดลองเสมือน

บทความพิเศษ

ธรรมชาติมหัศจรรย์

 

 
 

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

ฟิสิกส์ 2000

การเกิดการกลับของประชากร

ท่านผู้ช่วยคะ   เราเริ่มกันตั้งแต่โฟตอน  1  ตัว  พุ่งเข้าชนกับอะตอมที่อยู่ในสถานะถูกกระตุ้น  1  ตัว   และได้โฟตอนเหมือนกันออกมา  2  ตัว  เมื่อกระทำไปซ้ำๆหลายๆครั้ง    เราจะได้โฟตอนที่เหมือนกันเพิ่มขึ้น    นั่นก็คือแสงเลเซอร์ใช่ไหมค่ะ

ถูกต้องแล้วค่ะ

ดิฉันเลยเกิดปัญหาขึ้นมาแล้วละคะ  เราทำให้อะตอมอยู่ในสถานะกระตุ้นได้โดยใส่โฟตอนจากภายนอกเข้าไป   ตอนนี้เราเสียโฟตอนไปตัวหนึ่งแล้ว  เมื่อใส่โฟตอนใหม่เข้าไป พุ่งชนเข้ากับอะตอม  จะได้โฟตอนออกมา  2  ตัว  เป็นโฟตอนของอะตอมที่คายออกมากับโฟตอนที่พุ่งเข้าไป    สรุปได้ก็คือ   ยิงโฟตอนเข้าไปสอง  ได้โฟตอนออกมาสอง  ไม่มีโฟตอนเพิ่มขึ้นมาเลยนี่คะ

คุณถามคำถามได้ยอดเยี่ยมมากเลยคะ    เพราะที่เราทดลองและอธิบายกันมา  เป็นเพียงอะตอมเดี่ยว    จึงไม่มีอะไรซับซ้อนมากนัก   คุณลองคิดดูว่า   ภายในหลอดเลเซอร์หลอดนึงนี่  มีจำนวนอะตอมนับเป็นล้านล้านอะตอม    อะไรจะเกิดขึ้นภายในคะ

ดิฉันเริ่มมองเห็นภาพแล้วคะ   ถ้าเรามีอะตอมเป็นจำนวนมากที่อยู่ในสถานะถูกกระตุ้น  และยิงโฟตอนเข้าไปเพียงตัวเดียว     อะตอมที่ถูกยิงจะให้โฟตอนออกมาและไปกระตุ้นให้อะตอมตัวอื่นปล่อยโฟตอนเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่  ได้โฟตอนออกมาอย่างมากมาย   ดิฉันคิดได้ถูกต้องไหมคะ

ถูกเผลงเลยคะ   โดยปกติถ้าอะตอมยังไม่ได้ถูกกระตุ้น   ระดับวงโคจรของอิเล็กตรอนจะอยู่ในสถานะต่ำสุด   ดิฉันจะเปรียบเทียบปรากฎการณ์นี้เหมือนกับ คนกลุ่มหนึ่งกำลังดูเกมฟุตบอล ที่ไม่มีเหตุการณ์ใดตื่นเต้น  จึงเป็นเกมในช่วงที่น่าเบื่อ  พวกเขาจึงง่วงเหงาหาวนอน   และดูแบบซึมๆ  แต่เมื่อเกมฟุตบอลถึงจังหวะเข้าทำประตู   พวกเขาจะอยู่ในสภาวะที่ถูกกระตุ้น  เปลี่ยนไปดูแบบตื่นเต้น

ท่านผู้ช่วยเปรียบเทียบได้ชัดเจน  จังค่ะ

สภาวะพลังงานต่ำสุดสภาวะที่ถูกกระตุ้น


กลับไปที่อะตอม   ถ้าเราทำให้อะตอมทั้งหมด  ถูกกระตุ้น ขึ้นพร้อมๆกัน  เท่ากับยกประชากร หรืออิเล็กตรอนจำนวนมหาศาลขึ้นสู่พลังงานชั้นสูง เพียงเรายิงโฟตอนไม่กี่ตัวเข้าไป  จำนวนประชากรจะกลับเข้าสู่สภาวะพลังงานต่ำ   ปรากฎการณ์นี้เรียกว่า   การเกิดการกลับของประชากร (Popular  inversion)  ปลดปล่อยพลังงาน เป็นแสงเลเซอร์ออกมา  

เราจะทำให้อะตอมทั้งหมดถูกกระตุ้นขึ้นได้พร้อมกันอย่างไรคะ

เราสามารถทำได้หลายวิธี   เช่น  ใส่พลังงานทางไฟฟ้าเข้าไป   หรือฉายแสงที่มีพลังงานสูงให้กับอะตอม     การทดลองข้างล่างนี้เป็นการปั๊มพลังงานให้กับอะตอม โดยการฉายแสง


โอ..... ดิฉันเห็นแล้วคะ  อะตอมที่ถูกกระตุ้นจะให้โฟตอนออกมา   และเมื่อให้ออกมาแล้วจะกลับเข้าสู่สถานะพลังงานต่ำ  รอการพุ่งเข้าชนของโฟตอน  ซึ่งจะถูกกระตุ้นใหม่  เป็นวัฏจักรตลอดเวลา   โฟตอนที่ได้ออกมาไปทำให้เกิดปฎิกิริยาลูกโซ่  กระตุ้นให้อะตอมอื่นปลดปล่อยโฟตอนออกมาอย่างต่อเนื่อง  แต่ดิฉันสังเกตเห็นว่า  โฟตอนที่ได้ออกมาข้างบนไม่มีระเบียบเลยค่ะ

การพุ่งออกมาอย่างไม่มีทิศทางนี้  ทำให้เราได้แสงเลเซอร์ที่มีพลังงานไม่มากพอ  นำไปใช้ประโยชน์ไม่ได้   ถ้าเราจะนำแสงเลเซอร์ไปใช้ประโยชน์   ลำแสงจะต้องพุ่งไปในทิศทางเดียว   และเราจะทำอย่างไรละ ?

 

 

<< หน้าก่อน      หน้าถัดไป >>

สารบัญ

เลเซอร์ลำแสงที่มีระเบียบ

อะตอมกับแสง

การเกิดการกลับของประชากร

การสร้างแสงเลเซอร์

 

 

 

 

ข้อสอบเอนทรานซ์

 

พจนานุกรมฟิสิกส์

ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)

ฟิสิกส์ 2

แก้ปัญหาฟิสิกส์ด้วยภาษา c

ฟิสิกส์พิศวง

•

วีดีโอการเรียนการสอน

• การหมุนของลูกข่างกับการตกของแมว
• ความเสถียรภาพของลูกข่าง
• ฮาร์ดดิสก์ทำงานอย่างไร
• เอ็นโทรปี

ตารางธาตุ(ไทย1)   2  (Eng)

  ภาพประจำสัปดาห์
 
• ความรู้รอบตัวทั่วไป
• ดาราศาสตร์พิศวง 
• อัลเบิร์ต ไอส์ไตน์ กับกฏการสมมูลของมวล
• ว่าวของแฟลงกลิน
• ระเบิดนิวเคลียร์ทำงานอย่างไร
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
• เครื่องจักรสเตอริ่ง
• ทฤษฎีความอลวน