Cómo calcular el grado de inversión de la población

Cómo calcular el grado de inversión de la población

Inversión de la población se produce cuando el número de átomos en estado excitado de energía excede el número de átomos en un estado de energía más bajo. Inversión de la población es necesaria para la función de láser, activando un sistema descoordinado de fotones a ser capturado y liberado de manera uniforme. Técnicamente hablando, el logro de una inversión de la población exige la existencia de al menos tres Estados de energía diferentes de los átomos en cuestión. Sin embargo, cuando se evalúa el grado de inversión de la población, se consideran sólo dos niveles de energía; a menudo los más altos niveles de energía decaen demasiado rápido para ser útil para la coordinación.

Instrucciones

• Pensar en el grado de inversión de la población como una relación entre el estado más bajo y el siguiente estado de nivel de energía posible para los átomos que existen en el. Gracias a la mecánica estadística, es posible calcular esta razón de una masa de átomos en equilibrio térmico, sabiendo sólo la temperatura de los átomos y la diferencia de energía entre el estado y el siguiente nivel superior de energía.

• Reste la cantidad de energía que tiene un átomo en estado excitado de la cantidad de energía que un átomo tiene en el estado de tierra (esto debe ser un número negativo). Divida esto por la temperatura de la masa (en Kelvins) por la constante de Boltzmann (aproximadamente 1.38e-23).

• Determinar el umbral mínimo de inversión de la población en un sistema de energía de láser de tres niveles encontrando el tiempo promedio que tarda un átomo de decaimiento desde el más alto nivel de energía y el nivel medio, nivel medio al estado base. Dividir este último (el tiempo medio a la descomposición de la mitad al estado base) por el anterior (nivel más alto a nivel medio). Esta relación es el umbral mínimo para lograr un estado donde hay más átomos en el nivel medio de la energía que el estado de la tierra — es decir, inversión de la población.


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