From Wikipedia, the free encyclopedia
در علم و به طور ویژه در مکانیک آماری، وارونگی جمعیت (به انگلیسی: population inversion) زمانی رخ میدهد که یک سیستم ترمودینامیکی (مانند گروهی از اتمها یا مولکولها) در وضعیتی قرار دارند که تعدادشان در حالت برانگیخته بیشتر از حالت پایه است. واژه «وارونگی» به این علت به کار میرود که در اکثر سیستمهای فیزیکی آشنا که با آنها سر و کار داریم، این حالت غیرممکن است. این مفهوم از اهمیت بسیار بالایی در علم لیزر برخوردار است چراکه وارونگی جمعیت اساس عملکرد لیزرهاست.[1]
بر طبق قوانین ترمودینامیک، اگر یک سیستم ترمودینامیکی در حالت تعادل گرمایی باشد و هیچ گونه تحریک خارجی (مثل افزایش حرارت، تابیدن نور و…) وجود نداشته باشد، همه اتمها یا مولکولهای آن جسم در حالت انرژی پایه قرار دارند. با توجه به شکل، فرض کنید دو سطح انرژی به نام E1 و E2 داریم که E1 همان حالت انرژی پایه و E2 حالت برانگیخته است. در تعادل گرمایی تمام اتمها یا الکترونها در سطح انرژی E1 قرار دارند. برای ایجاد وارونگی جمعیت باید ترتیبی اتخاذ شود تا اتمها از E1 به E2 منتقل شوند مثل تابیدن نور یا انرژی الکتریکی و…. اگر اتمی از حالت انرژی E2 به انرژی E1 سقوط کند، انرژی معادل E2 - E1 آزاد میشود که ممکن است این انرژی آزاد شده به صورت فوتون نور (همانند لیزر و ال ای دی) یا به صورت گرما (دیودهای معمولی) ظاهر شود. سقوط اتمها از E2 به E1 هم به دو صورت است:
۱- گسیل خودبهخودی (کاربرد در ال ای دی)
۲- گسیل القایی (کاربرد در لیزر)
وارونگی جمعیت اساس کار لیزر و ال ای دی است.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.