Материал: KOE-04_-_Mazery
1
Мазеры
2
Мазер на пучке молекул аммиака
Первый прибор на использовании вынужденного излучения для усиления и генерации когерентных электромагнитных волн
А. М. Прохоров, Н. Г. Басов и Ч. Таунс
Нобелевская премия (1964 г.)
Аммиак NH3
Правильная пирамида
Симметричный волчок
Два устойчивых положения N
над плоскостью H3 (+ z0)
под плоскостью (- z0)
3 |
|
|
|
|
Потенциальная энергия |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
2 минимума потенциальной |
|
||||
|
||||||
|
|
энергии |
|
|||
|
(+ z0) и (- z0) эквивалентны |
|
||||
|
|
|
одинаковые вращательные и |
|
||
|
|
|
|
|
колебательные уровни энергии |
|
|
Переход (+ z0) → (- z0) – |
|
||||
|
|
инверсия |
|
|||
|
|
|
Инверсионное расщепление на |
|
||
|
|
|
|
|
два |
|
|
Верхние – антисимметричные |
|
||||
|
|
|
Ψa(z) = – Ψa(– z) |
|
||
|
Нижние – симметричные |
|
||||
|
|
состояния |
|
|||
|
|
|
Ψs(z) = – Ψs(– z). |
|
||
|
q - колебательное квантовое |
|
||||
|
|
число |
|
|||
|
|
|
С увеличением q инверсионное |
|
||
|
|
|
|
|
расщепление возрастает |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
Эффект Штарка |
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
При комнатной температуре |
|
|||||
|
|
|
|
половина молекул NH3 в |
|
|||
|
|
|
|
|
|
симметричном, половина – |
|
|
|
|
|
|
|
|
антисимметричном состоянии |
|
|
|
|
Отсортировать только |
|
|||||
|
|
|
антисимметричные - инверсная |
|
||||
|
|
|
заселенность |
|
||||
|
|
Разделение в неоднородном |
|
|||||
|
|
|
электрическом поле |
|
||||
|
|
|
|
смещение уровней (эффект Штарка) |
|
|||
|
|
|
|
стремление к минимуму энергии |
|
|||
|
|
Квадрупольный конденсатор |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 
Параметры мазера на аммиаке
Эталон (стандарт) частоты
Добротность спектральной линии существенно выше добротности резонатора
Рабочая частота будет определяться свойствами NH3 - 23870 МГц
Собственная частота молекулы зависит от массы - N14
Относительная нестабильность частоты 10–8...10–10
Выходная мощность 10–9 Вт
Ограничена плотностью пучка NH3