जनसंख्या उलटा: इससे संबंधित 7 महत्वपूर्ण कारक

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विषय-सूची : जनसंख्या का ह्रास

जनसंख्या उलटा क्या है?

जनसंख्या उलटा उस स्थिति को संदर्भित करता है जहां उच्च उत्साहित ऊर्जा स्तर में रहने वाले परमाणुओं या उप-परमाणु कणों की मात्रा कम उत्साहित ऊर्जा स्तर या जमीनी स्तर पर रहने वाले परमाणुओं या उप-परमाणु कणों की संख्या से अधिक होती है। इस राज्य को जनसंख्या कहा जाता है उलटा क्योंकि, सामान्य परिस्थितियों में, कम ऊर्जा वाले राज्यों में जनसंख्या उत्साहित राज्यों की तुलना में अधिक है। जनसंख्या उलटा की अवधारणा लेज़र और मैसर्स बनाने में मार्गदर्शक सिद्धांत है।

जनसंख्या का ह्रास
जनसंख्या व्युत्क्रमण का ऊर्जा स्तर आरेख।
छवि स्रोत: बॉब मेलिश सीसी द्वारा एसए 3.0 फ़ाइल: जनसंख्या-उलटा-3level.png

अवशोषण क्या है?

प्लैंक ने कहा कि

“The energy of electromagnetic radiation is confined to indivisible packets of energy called quanta, each of this quanta or packets has energy same as to the product of the Planck’s constant and the freqn विकिरण का। ”

निम्न ऊर्जा अवस्थाओं में इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा अवस्था तक पहुँचने के लिए ऊष्मा (फोनन) या प्रकाश (फोटॉन) के रूप में बाहरी ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, यह तभी हो सकता है जब उच्च और निम्न अवस्थाओं के बीच ऊर्जा-अंतर समान हो। फोटॉन के मामले में, इसका अनुवाद इस रूप में होता है, कण केवल एक संक्रमण से गुजरने के लिए प्रकाश की एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य को अवशोषित कर सकते हैं। क्वांटा के संदर्भ में प्रकाश ऊर्जा की यह अवधारणा मैक्स प्लैंक द्वारा प्रस्तावित की गई थी।

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h प्लैंक नियतांक है।
वी आवृत्ति।
c प्रकाश की गति है।
तरंग दैर्ध्य है।

उत्तेजित उत्सर्जन क्या है?

जब फोटॉन अवशोषण के बाद एक इलेक्ट्रॉन एक उच्च ऊर्जा राज्य से निम्न ऊर्जा राज्य में स्थानांतरित होता है तो उत्सर्जित फोटॉन चरण, दिशा और तरंगदैर्ध्य के संदर्भ में मूल फोटॉन से मेल खाता है और इसे उत्तेजित उत्सर्जन के रूप में जाना जाता है, और काम करने के पीछे मुख्य घटना है लेज़रों की। लेज़रों में एक लाभ माध्यम होता है जो एक सामग्री (ठोस, तरल या गैस) होता है जो बाहरी स्रोत से ऊर्जा प्राप्त करता है और इसे परमाणुओं को उनके उच्च राज्यों में उत्तेजित करने के लिए प्रदान करता है। ऑप्टिकल लाभ माध्यम का आकार, आकार, एकाग्रता और शुद्धता के संदर्भ में विश्लेषण किया जाता है।

सहज उत्सर्जन क्या है?

The electron surrounding nucleus in not capable for staying in the higher excited state forever and these electrons lose energy or decay to fall back into a lower energy state. This high to low level transition of electron happens at separate time interval and the energy is emitted in the form of photon and process of electron transition without any application of external energy. The electrons emitted via this process have a random phase and direction. This type of emission is not capable of producing high intensity coherent light output.

उत्तेजित उत्सर्जन और जनसंख्या व्युत्क्रम के बीच क्या संबंध है?

लेज़रों में एक सामग्री (ठोस, तरल या गैस) के रूप में एक ऑप्टिकल लाभ माध्यम होता है जो उत्सर्जित फोटॉन बीम को बढ़ाता है। ऑप्टिकल लाभ माध्यम का आकार, आकार, एकाग्रता और शुद्धता के संदर्भ में विश्लेषण किया जाता है। जनसंख्या उलटा तब होगा जब उत्तेजित ऊर्जा स्तर में कणों की संख्या उत्तेजित उत्सर्जन प्रक्रिया के बाद निचले ऊर्जा स्तर में मौजूद कणों की संख्या से अधिक हो गई हो और लेजर के मामले में, उत्तेजित उत्सर्जन की दर अवशोषण की दर से अधिक हो इलेक्ट्रॉन द्वारा और इस प्रकार उत्सर्जित प्रकाश या फोटॉन बीम को प्रवर्धित किया जाता है। एक फोटॉन बीम में आयाम लाभ की प्रक्रिया को ऑप्टिकल प्रवर्धन कहा जाता है।

1920px उत्तेजित उत्सर्जन.svg
उत्तेजित उत्सर्जन ऊर्जा आरेख।
छवि स्रोत: http://V1adis1av contribs) (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stimulated Emission.svg), https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode (लेजर भौतिकी)

लेज़िंग कार्रवाई के लिए जनसंख्या उलटा क्यों आवश्यक है?

लासिंग क्रिया तब होती है जब बड़ी संख्या में परमाणु या उप-परमाणु कण (इलेक्ट्रॉनों (एक सामग्री- ठोस, तरल या गैस) एक साथ उत्तेजित अवस्था में एक उच्च उत्तेजित अवस्था से निम्न भूमि की स्थिति में परिवर्तित होते हुए फोटॉन के रूप में ऊर्जा को एक साथ छोड़ते हैं। उत्सर्जन। इस क्रिया को होने के लिए, परमाणुओं या उपपरमाण्विक कणों को उत्तेजित उत्सर्जन के लिए पहले उच्च ऊर्जा अवस्था में उत्तेजित होने की आवश्यकता होती है। यह राज्य जनसंख्या उलटा द्वारा प्राप्त किया जाता है। लेजर के मामले में, उत्तेजित उत्सर्जन की दर इलेक्ट्रॉनों द्वारा अवशोषण की दर से अधिक है। यह कैसे उत्सर्जित प्रकाश या फोटॉन बीम को प्रवर्धित किया जाता है। जनसंख्या के उलट के बिना, लेज़िंग कार्रवाई नहीं हो सकती है।

बोल्ट्जमैन वितरण क्या है?

यदि परमाणुओं की संख्या एन है, और दो ऊर्जा राज्य (जमीन राज्य ई 1 और उत्साहित राज्य ई 2)। तब N द्वारा दिया जा सकता है

एन 1 + एन 2 = एन (N1 जमीनी अवस्था में परमाणुओं की संख्या E1 है और उत्साहित अवस्था E2 में N2 परमाणुओं की संख्या है)

दो उत्साहित राज्यों के बीच ऊर्जा अंतर द्वारा दिया गया है

ΔE = E2 - E1 = hv12 (v12 विश्व का सबसे लोकप्रिय एंव तरंग की आवृत्ति E2 से E1 में संक्रमण के दौरान उत्सर्जित और h प्लैंक स्थिरांक है)

मैक्सवेल-बोल्ट्जमैन के आंकड़ों के अनुसार, परमाणुओं के समूह के दौरान थर्मल में होते हैं संतुलन, तो संख्या का अनुपात। प्रत्येक अवस्था में परमाणुओं की संख्या निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है।

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 यहाँ, T परमाणुओं के समूह का थर्मोडायनामिक तापमान है।
 k बोल्ट्जमैन का स्थिरांक है।

जनसंख्या व्युत्क्रमण होगा यदि उत्तेजित अवस्था में परमाणु की संख्या N2 जमीनी अवस्था में परमाणु की संख्या से अधिक है अर्थात N1। समीकरण से हम कह सकते हैं कि N2/N1 का अनुपात केवल 1 से अधिक होता है जब थर्मोडायनामिक तापमान T ऋणात्मक होता है क्योंकि E2 - E1 हमेशा सकारात्मक रहेगा।

आबादी को उलटा बनाने के अन्य तरीके

सुसंगत माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन प्रवर्धन की प्रक्रिया द्वारा प्रेरित किया जाता है, जिसे MASER के रूप में जाना जाता है।विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन द्वारा माइक्रोवेव का प्रवर्धन" और यह कुछ विशिष्ट गुणों के अंतर के आधार पर सिस्टम से विशिष्ट प्रकार के परमाणुओं को हटाने से प्राप्त होता है।

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