Совпадают все
характеристики - частота,поляризация,направление распростране-
ния и фаза. Благодаря этому вынужденное излучение при некото-
рых обстоятельствах может привести к усилению внешнего излуче-
ния, прошедшего через вещество,вместо его поглощения. Поэтому
иначе вынужденное излучение называют о т р и ц а т е л ь н ы м
п о г л о щ е н и е м.

13.4.5.Для возникновения вынужденного излучения необходи-
мо наличие в веществе возбужденных атомов, т.е. атомов, нахо-
дящихся навнях в большей энергией.Обычно доля таких атомов ма-
ла. Для того чтобво усилило проходящее через него
излучение,нужно , чтобы доля возбужденных атомов была вели-
ка,чтобы уровни с большей энергией были "заселены" частицами
гуще,чем нижние уровни. Такое состояние вещества называют сос-
тоянием с инверсией н а с е л е н н о с т е й.

13.4.6.Открытие советскими физиками Фабрикантом,Вудынским
и Бутаевой явления усиления электромагнитных волн при прохож-
дении через среду с инверсией населенностей явилось основопо-
логающим в деле развития оптических к в а н т о в ы х г е н е
р а т о р о в (лазеров) крупнейшего изобретения века.

Стержень из вещества с исскуственно создаваемой инверсией
населенностей , помещенный между двумя зеркалами, одно из ко-
торых полупрозрачно - вот принципиальная схема простейшего ла-
зера.
Оптический резонатор из двух зеркал необходим для созда-
ния обратной связи:часть излучения возвращается в рабочее
тело,индуцируя новую лавину фотонов. Излучение лазера монохро-
матично и котерентно в силу свойств индуцированного излучения.

Области применения лазеров обусловлены, основными харак-
теристиками их излучения,такими как когерентность,монохроман-
тичность,высокая концентрация энергии в луче и малая его рас-
ходимость. Помимо ставших уже традиционными областей
применения лазеров,таких как обработка сверхтвердых и тугоп-
лавких материалов,лазерная связь и лоя медицина и получение
высокотемпературной плазмы,- стали определяться новые интерес-
ные сферы их использования.
Чрезвычайно перспективны разработанные в последнее время
лазеры на красителях, в отличии от обычных позволяющие плавно
изменят частоту излучения в широком диапазоне от инфракрасной
до ултрафиолетовой области спектра. Так, например, предполага-
ется лазерным лучом разрывать или наоборот, создавать строго
определенные связи.
Ведутся работы по разделению изотопов с помощью перестра-
иваимых лазеров. Меняя частоту лазеров, настраивают его в ре-
зонанс с определенным квантовым переходов одного из изотопов и
тем самым переводят изотоп в возбужденное состояние, в котором
его можно ионизировать и, с помощью электрических реакций, от-
делить от других изотопов.
А вот чисто изобретательское применение лазера в качестве
датчика давления:
А.с. 232 194: Устройство для измерения давления с частот-
ным выходом, содержащее упругий чувствительный элемент, запол-
ненный газом и соединенный через разделитель с измеряемой сре-
дой, и частотомер, отличающееся тем, что с целью повышения
точности измерений, в нем в качестве упругог чувствительного
элемента использована резонаторная ячейкагазового квантового
генератора.
В заключении следует отметить, что лазеры являются основ-
ным инструментом последований в новой области физики - нели-
нейной оптике, которая самим своим возникновением полностью
обязана мощным лазерам (см. "Эффекты нелинейной оптики").

Л И Т Е Р А Т У Р А
К 13.1.1. Г.С.Ландсберг. Оптика, М.,"Наука", 1976 г.
2. Л.Беллами. Инфракрасные спектры молекул, 1957.
3. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, "Основы инфракрасной
техники", М.,"Машиностроение", 1974.
4. В.Дитчберн, "Физическая оптика", пер. с англ.,
М., 1965.
5. А.с. 181372, 181824, 251912, 257096, 271532,
282777, 283327, 348498, 427990, 446530, 453664,
486225, 496270, 509416.
США, патенты 3554628, 3558881, 3560738, 3562520,
3796099.
К 13.2 и 13.3:
1. Г.С.Ландсберг, Оптика, М.,"Наука", 1976.
2. Р.Дитчберн, Физическая оптика, пер. с англ.,
М., 1965.
3. С.С.Бацианов, Структурная рефрактометрия, М., 1959.
4. А.с. 269357, 454511, 485076, 517786, 540276.
США, патенты 358864, 3588258, 3824017.
ФРГ ПЕТЕНТ 1249539,
К 13.4: 1. М.Борн, Атомная физика, пер.с англ., М., 1965.
2. М.А.Ельяшевич, Атомная и молекулярная
спектороскопия, М., 1962.
3. А.Н.Зайдин, Основы спектрального анализа,
М., 1965.
4. Квантовая электроника, М., "Советская
энциклопедия", 1969.
5. Б.Ф.Федоров, Оптические квантовые генераторы,
М., 1966.
6. Чернышов и др., "Лазеры в системах связи",
М., 1966.
7. В.В.Козелкин, И.Ф.Усольцев, Основы инфракрасной
техники, М.,"машиностроение", 1974.
8. Б.Лендьел, Лазеры, пер.с англ.,М.,1964.
9. А.с. 239423, 239694, 209638, 208328, 208329,
109939, 167072.
США патенты 3826576,3820897, 3826575, 3588253,
3588439, 3825347, 3588255.
14. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ФОТОХИМЕЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.
14.1.1. Фотоэффект.
Явление внешнего фотоэффекта состоит в испускании (эмис-
сии) электронов с поверхности тела под действием света; для
этого явления эксперементально установленные зависимости обь-
единяются квантовой теорией света. Свет есть поток квантов;
кванты света, попадая в вещество, поглощабтся им; избыточная
энергия передается электронами, которые получают возможность
покинуть это вещество - конечно, если энергия кванта больше,
чем работы выхода электрона (см."Электронная эмиссия"). Заме-
тим, что квантовый характер света проявляющийся в явлении фо-
тоэффекта, не следует понимать как отрицание волновых свойств
света; свет есть и поток квантов, и электромагнитная волна -
просто в зависимости от конкретного явления проявляются или
квантовые, или волновые свойства. На основе внешнего фотоэф-
фекта создан ряд фотоэлектронных приборов (фотоэлементы раз-
личного назначения, фотокатоды, фотоумножители и т.д.). Внеш-
ний фотоэффект играет большую роль в развитии электрических
зарядов; фотоэффект в газах определяет распространение элект-
рического заряда в газах при больших давлениях обуславливая
высокую скорость распространения стримерной формы разряда (ис-
кры, молнии) (1-4).
А.с. 488 718: Способ спектрометрии оптического излучения,
отличающийся тем, что с целью упрощения спектральных работ,
спектральный состав излучения определяют по кинетическим энер-
гиям фотоэлектронов генерируемых при фотомонизации атомов и
молекул.
Кроме внешнего фотоэффекта, существует внутренний фотоэф-
фект. Квант света, проникая внутрь вещества, выбивает электрон
переводя его из связанного состояния (в атоме) свободное - та-
ким образом, при облучении полупроводников и диэлектриков
из-за фотоэффекта внутри кристаллов появляются свободные носи-
тели, тока, что существенно изменяет электропроводность ве-
щества. На основе внутреннего фотоэффекта созданы различного
рода фоторезисторы-элементы, сильно изменяющие свое сопротив-
ление под действием света (5,6).
А.с. 309339: Устройство для управления световым лучом,
выполненное ввиде конденсатора между электродами которого зак-
лючен слой вещества изменяющего прозрачность под действием
электрического поля, отличающееся тем, что с целью уменьшения
габаритов, один из электродов конденсатора связанный с источ-
ником управляющей электродвижущей силы выполнен из материала,
обладающего эффектом возникновения фотоэлектродвижущей силы.
А.с. 508828: Пьезоэлектрический преобразователь с опти-
ческим управленим, содержащий фоторезисторный слой, светопро-
вод и металлический электрод, отличающееся тем, что с целью
расширения частотного диавпазона в облать низких мегагерцевых
и высоких килогерцевых частот, он выполнен ввиде пьезокерами-
ческой платины, на одну сторону которой нанесен металлический
электрод, а на противоположную - фоторезисторный слой и проз-
рачный электрод, являющийся одновременно светопроводом.
Разновидностью внутреннего фотоэффекта является вентиль-
ный фотоэффект - появление э.д.с. в месте контакта двух полуп-
роводников (или полупроводника и металла). Основное применение
вентильных фотоэлементов - индикация электромагнитного излуче-
ния.
На основе вентильного фотоэффекта работают также солнеч-
ные батареи. Одним из приборов работающих на вентильном фото-
эффекте, является фотодиод, обладающий многими преимуществами
по сравнению с обычными фотоэлементами (7).
А.с. 475719: Устройство для регулирования напряжения
электромагнитных генераторов содержащее датчик тока, ввиде
шунта в цепи его нагрузки и импульсный транзисторный усили-
тель, ко входу которого подключены последовательно стабилиза-
торон с ограничивающим резистором и формирователь пилообразно-
го напряжения, к выходу обмотка возбуждения генератора,
отличающееся тем, что с целью повышения надежности и точности
регулирования параллельно упомянутому шунту включен светодиод
одноэлектронной пары, фотодиод который через цепь подпитки
подключен параллельно огрничивающему резистору.
14.1.2. Эффект Дембера (фотодиффузный эффект).
Внесобственных полупроводниках коэффициенты диффузий но-
сителей тока (электронов и дырок) различные. Таким образом,
если какой-то части проводника фотоактивное освещение создает
одинаковое число электронов и дырок, то диффузия этих носите-
лей будет происходить с разной скоростью, в результате чего в
кристалле возникает э.д.с. (1).
14.1.3. Фотопьезоэлектрический эффект.

Обеспечить различие подвижности фотоэлектронов и фотоды-
рок в полупроводнике можно каким-либо внешним воздействием.
Так, при одностороннем сжатии освещенного полупроводника на
грани кристалла, перпендикулярно направлению сжатия, возникает
э.д.с., знак которой зависит от направления сжатия и направле-
ния светового потока, а величина пропорциональна давлению и
интенсивности света. Эффект возникает из-за того, что подвиж-
ности разноименных носителей тока, обусловленных внутренним
фотоэффектом, при упругой деформации кристалла становятся не
одинаковыми по отношению к различным направлениям (3).
14.1.4. Эффект Кикоина-Носкова (фотомагнитный эффект).
Суть эффекта состоит в возникновении электрическго поля в
полупроводнике при перемещении его в магнитное поле и одновре-
менном освещении светом, в составе которого имеются сектраль-
ные линии, сильно поглощаемые полупроводником. При этом воз-
никшее электрическое поле перпендикулярно магнитному полю и
направлению светового потока. Величина света магнитной э.д.с.
пропорциональна магнитной индукции и интенсивности светового
потока. Эта пропорциональность нарушается при брльших освещен-
ностях, когда происходят "насыщения". Механизм эффекта таков:
В результате внутреннего фотоэффекта вблизи освещенной
поверхности полупроводника в избытке образуются электроны и
дырки, которые диффудируют вглубь кристалла. Продольный диффу-
зионный ток под действием поперечного магнитного поля отклоня-
ется и расщепляется, что приводит к возникновению поперечной
э.д.с.
14.2. Фотохимические явления.

Виды воздействия светового излучения на вещество весьма
разнообразны. В частности, под действием света могут происхо-
дить реакции химических превращений веществ (фотохимическая
реакция). Одни из этих реакций приводя к образованию сложных
молекул из простых (например, образование хлористого водорода
при освещении смеси водорода и хлора), другие - к разложению
молекул на составные части (например, фотохимеческое разложе-
ние бромистого серебра с выделением металлического серебра и
брома), в результате третьих молекула не изменяет своего сос-
тава, изменяется лишь ее пространственная конфигурация, приво-
дящая к изменению ее свойств (возникают тереоизомеры).

Фотохимические процессы вызываются только поглащаемым
светом, действующим на движение валентных электронов в атомах
и молекулах. В основе таких процессов лежит явление фотоэффек-
та.
Многие фотохимические превращения идут в два этапа. Пер-
вичный процесс характеризуется изменением молекулы под дейс-
твием поглощенного ею кванта света - это собственно фотохими-
ческая реакция. Во всех вторичных процессах мы имеем дело с
сугубо химическими реакциями продуктов первичных реакций. Так
при образовании хлористого водорода первичным является лишь
расщепление молекулы хлора, поглотившей квант света, на ато-
марный хлор, который далее через день вторичных химических ре-
акций приводит к образованию конечного продукта. Для первичных
процессов справедлив закон эквивалентности. Каждому поглощен-
ному кванту света соответствует превращение одной поглотившей
свет молекулы. В общем случае количество химически прореагиро-
вавшего вещества пропорционально поглощенному световому потоку
и времени его воздействия. Величина коэффициента пропорцио-
нальности определяется природой вторичных процессов.

Фотохимическую реакцию может вызвать лишь излучение, энер-
гия кванта которого больше энергии активации молекулы. Этим
обьясняется повышение фотохимеческой активности ультрафиолето-
вого излучения.

Следует отметить, что фотохимеческими процессами обьясня-
ются многие природные явления, такие как синтез углеводов
листьв в листьях растений или чувствительность глаза к свето-
вому излучению.
Фотохимическая реакция разложения бромистого серебра (и
других его коллоидных солей) использована для получения фотог-
рафических изображений. Изображение представляет собой локаль-
ные почернения фотоматериала из-за выделившихся под действием
отраженного от обьекта света частичек серебра.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35