الإسكان المعكوس هو حالة خاصة تحدث في الوسط الفعال لليزر، حيث يكون عدد الإلكترونات في مستوى طاقة أعلى أكثر من عدد الإلكترونات في مستوى طاقة أقل. هذه الحالة عكسية للحالة الطبيعية للمادة، حيث تميل الإلكترونات إلى الانتقال إلى مستويات الطاقة الأدنى.

لماذا هو مهم لإنتاج الليزر؟

التضخيم الضوئي: عندما يحفز فوتون إلكترونًا في مستوى الطاقة الأعلى على الانتقال إلى مستوى أدنى، فإنه يصدر فوتونًا آخر بنفس الطول الموجي والاتجاه. في حالة الإسكان المعكوس، يكون احتمال حدوث هذا التضخيم الضوئي أكبر بكثير من احتمال امتصاص الفوتونات.

توليد الضوء المتماسك: يتسبب التضخيم المتسلسل للفوتونات في إنتاج حزمة ضوئية مكثفة ومتماسكة، أي أن جميع موجات الضوء تتحرك في نفس الاتجاه وتكون في نفس الطور.

كيف يتم تحقيق الإسكان المعكوس؟

يتم تحقيق الإسكان المعكوس عن طريق تزويد الوسط الفعال بطاقة خارجية، مثل الضوء أو التفريغ الكهربائي. هذه الطاقة تثير الإلكترونات إلى مستويات طاقة أعلى، مما يؤدي إلى زيادة عدد الإلكترونات في هذه المستويات مقارنة بالمستويات الأدنى.

باختصار:

الإسكان المعكوس هو شرط أساسي لإنتاج الليزر، حيث يوفر الوسط الفعال الظروف اللازمة لتضخيم الضوء وتوليد حزمة ضوئية متماسكة.

ملاحظات:

الوسط الفعال: هو المادة التي تستخدم لتوليد الضوء الليزر، مثل الغازات والسوائل والبلورات.

الفوتون: هو جسيم أولي يحمل الطاقة ويشكل الضوء.