Examkin

Kendiliğinden ve Uyarılmış Emisyon (Lazer)

3 soru

Soru 1Soru →

Lazer ışınları, uyarılmış emisyon yoluyla ışığın kuvvetlendirilmesi esasına dayanır. Modern teknolojinin pek çok alanında kullanılan lazer ışınlarının elde edilme s��reci ve bu ışınların fiziksel özellikleri ile ilgili bazı ifadeler aşağıda verilmiştir:

I. Uyarılmış emisyon sürecinde, yarı kararlı enerji seviyesindeki uyarılmış bir atomun daha alt bir enerji seviyesine geçiş yapmasını tetikleyen foton soğurulmaz; süreç sonunda elde edilen yeni foton ise tetikleyici foton ile aynı frekansta, aynı fazda ve aynı doğrultuda yayınlanır.
II. Lazer oluşumunun sürekliliğini sağlamak amacıyla uyarılmış durumdaki atom sayısının (N2N_2) temel durumdaki atom sayısından (N1N_1) fazla olması durumu olan 'tersine birikim' (popülasyon inversiyonu, N2>N1N_2 > N_1) gerçekleştirilmelidir.
III. Lazer ışığı, fotonlarının tamamının eş evreli (koherent) olmasından dolayı oldukça yoğun bir enerjiye sahiptir; bu eş evrelilik ve yüksek yoğunluk sayesinde lazer ışığının boşluktaki yayılma hızı, sıradan bir ışık kaynağının boşluktaki yayılma hızından daha büyüktür.

Buna göre, yukarıda verilen ifadelerden hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II öncüllerini içeren seçenek
Doğru cevap I ve II öncüllerini içeren seçenektir. Uyarılmış emisyonda tetikleyici dış foton soğurulmadan atomun uyarılmış elektronunu alt seviyeye indirir ve süreç sonunda ortaya çıkan yeni foton tetikleyici fotonla tamamen aynı faz, frekans ve yöne sahiptir. Ayrıca lazer oluşumunda uyarılmış emisyonların soğurmaya üstün gelerek zincirleme reaksiyon oluşturabilmesi için uyarılmış haldeki atom sayısının temel haldeki atom sayısından fazla olması (N2>N1N_2 > N_1, tersine birikim) şarttır. Lazer ışığı da bir elektromanyetik dalga olduğundan boşluktaki yayılma hızı diğer tüm ışık türleriyle aynı olup cc'dir; dolayısıyla yayılma hızı eş evrelilikten etkilenmez.

Adım Adım Çözüm

1
Uyarılmış emisyon sürecinin (I. öncül) temel mekanizmasının incelenmesi
Tetikleyici fotonun soğurulmadığı ve ortaya çıkan fotonla her yönden özdeş (aynı faz, frekans ve yön) olduğu tespit edildi, dolayısıyla birinci öncül doğrudur.
Uyarılmış emisyonda dışarıdan gelen foton atomla etkileşerek elektronu alt düzeye inmeye zorlar fakat kendisi soğurulmaz; ortaya çıkan yeni foton tetikleyiciyle eş evreli olur.
2
Tersine birikim (II. öncül) kavramının ve lazer oluşumundaki öneminin değerlendirilmesi
Lazer ışığının sürekliliği için uyarılmış durumdaki atom sayısının (N2N_2) temel durumdaki atom sayısından (N1N_1) fazla olması (N2>N1N_2 > N_1) gerektiği belirlendi, dolayısıyla ikinci öncül doğrudur.
Tersine birikim sağlanamazsa soğurma olayı uyarılmış emisyona baskın gelir ve lazer üretimi için gerekli olan foton çığ reaksiyonu gerçekleşemez.
3
Lazer ışığının boşluktaki yayılma hızının (III. öncül) fiziksel yasalar çerçevesinde sorgulanması
Boşlukta tüm elektromanyetik dalgaların ışık hızıyla (cc) yayıldığı, koherenslik (eş evrelilik) veya yoğunluğun hızı etkilemediği tespit edildi, dolayısıyla üçüncü öncül yanlıştır.
Işığın boşluktaki yayılma hızı sadece boşluğun dielektrik katsayısı ve manyetik geçirgenliği ile belirlenen evrensel bir sabittir, kaynağın özelliklerine bağlı değildir.

Anahtar Kavram

Kendiliğinden ve Uyarılmış Emisyon (Lazer) Mekanizması
Soru 2Soru →

Bir atomun uyarılmış enerji seviyelerindeki elektronların geçişleri ve bu geçişler sonucunda elde edilen lazer ışınları ile ilgili;

I. Uyarılmış emisyonda, üst enerji seviyesindeki elektronu alt enerji seviyesine geçmeye zorlayan dış foton soğurulmaz; sürecin sonunda başlangıçtaki fotonla aynı enerjili, aynı fazlı ve aynı yönlü iki foton ortaya çıkar.

II. Lazer ışığı elde edebilmek için uyarılmış durumdaki atom sayısının temel hâldeki atom sayısından daha fazla olması (tersine birikim) gerekir.

III. Lazer ışınları, uyarılmış emisyonu tetikleyen fotonlardan daha yüksek enerjili oldukları için boşlukta sıradan ışıktan daha hızlı yayılır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II
Doğru cevap 'I ve II' yargılarını içeren seçenektir. Uyarılmış emisyonda dışarıdan gelen tetikleyici foton atom tarafından soğurulmaz, aksine uyarılmış elektronu alt enerji seviyesine inmeye zorlar. Bu esnada uyarılmış elektron alt seviyeye inerken tetikleyici fotonla aynı faz, yön ve enerjiye sahip özdeş bir foton daha yayınlar. Böylece aynı özelliklere sahip iki foton elde edilir. Lazer ışığı gibi sürekli ve yoğun bir ışınım elde edebilmek için uyarılmış durumdaki atom sayısının temel seviyedekinden fazla olması, yani tersine birikim (nüfus tersinmesi) durumunun sağlanması gerekir.

Adım Adım Çözüm

1
Uyarılmış emisyon sürecinin temel mekanizmasını analiz etmek.
Uyarılmış emisyonda atom dışarıdan gelen fotonu soğurmaz. Gelen foton, uyarılmış durumdaki elektronun alt seviyeye inmesini tetikler ve sonuçta iki adet özdeş (aynı fazlı, aynı yönlü ve aynı enerjili) foton elde edilir. Bu nedenle I. yargı doğrudur.
Uyarılmış emisyonun tanımını ve foton davranışını anlamak için bu analiz gereklidir.
2
Lazer ışığı elde etmek için gerekli olan 'tersine birikim' şartını değerlendirmek.
Lazerin sürekli ışık üretebilmesi için ortamda uyarılmış atom sayısının temel haldeki atom sayısından fazla olması (tersine birikim) şarttır. Aksi halde gelen fotonlar emisyondan çok soğurulmaya neden olur. Bu nedenle II. yargı doğrudur.
Lazer oluşumunun gerçekleşmesi için gerekli olan aktif ortam şartlarını belirlemek.
3
Lazer ışığının boşluktaki yayılma hızını elektromanyetik dalga prensiplerine göre incelemek.
Lazer ışığı bir elektromanyetik dalgadır. Tüm elektromanyetik dalgalar (lazer, görünür ışık, X-ışınları vb.) boşlukta aynı hızla, yani ışık hızıyla (cc) yayılır. Lazer ışınlarının enerjisinin veya şiddetinin yüksek olması boşluktaki yayılma hızını etkilemez. Bu nedenle III. yargı yanlıştır.
Lazer ışığının hızının diğer elektromanyetik dalgalardan farklı olup olmadığını ayırt etmek.

Anahtar Kavram

Uyarılmış emisyon ve lazer ışınlarının oluşum mekanizması ile özellikleri.
Soru 3Soru →

Atom fiziğinde, uyarılmış enerji seviyelerindeki elektronların temel hâle ya da daha düşük bir enerji seviyesine geçişleri sırasında kendiliğinden ve uyarılmış emisyon olmak üzere iki farklı ışıma süreci gerçekleşebilir.

Buna göre, kendiliğinden ve uyarılmış emisyon süreçleri ile bu süre��ler sonucu elde edilen lazer ışınlarının özellikleri hakkında aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Uyarılmış emisyon sürecinde, uyarılmış durumdaki bir elektronun alt enerji seviyelerinden birine inmesi için dışarıdan uygun enerjili bir fotonun uyarım yapması gerekir ve bu geçiş sonucunda gelen fotonla aynı frekansta, aynı yönde ve aynı fazda özdeş bir foton daha salınır.

Cevap

Uyarılmış emisyon sürecinde, uyarılmış durumdaki bir elektronun alt enerji seviyelerinden birine inmesi için dışarıdan uygun enerjili bir fotonun uyarım yapması gerekir ve bu geçiş sonucunda gelen fotonla aynı frekansta, aynı yönde ve aynı fazda özdeş bir foton daha salınır.
Uyarılmış emisyonda, uyarılmış durumdaki elektronun alt seviyeye inmesini tetikleyen dış fotonla aynı faza, yöne ve enerjiye sahip özdeş bir foton salınır. Bu süreç lazer ışığının temelini oluşturur.

Adım Adım Çözüm

1
Emisyon türlerini analiz etme
Kendiliğinden emisyonda uyarılmış elektron dış etki olmadan alt seviyeye inerken; uyarılmış emisyonda dışarıdan gelen ve enerji farkına tam eşit olan bir foton elektronu alt seviyeye inmeye zorlar.
Uyarılmış emisyon ile kendiliğinden emisyon arasındaki temel mekanizma farkını ortaya koymak.
2
Uyarılmış emisyonun sonuçlarını değerlendirme
Uyarılmış emisyon sonucunda salınan foton, uyarıcı foton ile aynı faza, doğrultuya, frekansa ve enerjiye sahiptir. Bu durum lazer ışığının tek renkli (monokromatik) ve uyumlu (koherent) olmasını sağlar.
Lazer ışığının oluşum prensibini açıklamak.
3
Seçeneklerdeki kavram yanılgılarını belirleme
Lazer ışığının hızının sıradan ışıkla aynı olduğu, uyarıcı fotonun enerjisinin tam eşit olması gerektiği, saçılan fotonun hızının değişmediği ve MR cihazlarında radyo dalgaları kullanıldığı tespit edilir.
Doğru seçeneğe ulaşmak ve yanlış olan yargıları çürütmek.

Anahtar Kavram

Uyarılmış Emisyon ve Lazer Oluşumu
Tahmini Süre:2m 0s
Kendiliğinden ve Uyarılmış Emisyon (Lazer) Alıştırma Soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin