Раздел 2. Взаимодействие излучения с веществом

Тестовые задания

 

По курсу «Физические основы и техника лазеров»

Примечание: Для получения ответа на некоторые вопросы необходимо использовать инженерный калькулятор, имеющийся на компьютере, который используют для тестирования

 

Раздел 1. Общие вопросы. Конструктивные элементы лазеров

1. Какой термин, из перечисленных ниже, допускается ГОСТ-ом к применению для обозначения лазерных приборов? а) мазер, б) квантовый генератор, в) оптический квантовый генератор, ОКГ, г) молекулярный генератор.

 

2. Допускается ли к применению термин оптический квантовый генератор, ОКГ. а) да, б) нет, в) допускается по усмотрению автора, г) допускается по усмотрению редакции.

 

3. Как связаны между собой объемная плотность световой энергии U и средняя эффективная напряженность электрической составляющей поля Е_эф? а) , б) , в) г) , где ε₀ – электрическая постоянная.

 

4. Как связаны между собой средняя эффективная напряженность электрического поля Е_эф в световом луче и ее амплитудное значение Е? а) Е_эф = Е, б) Е_эф = Е², в) Е_эф = 2Е, г) .

 

5. Объемная плотность светового излучения равна 1 Дж/м³. Чему равно амплитудное значение напряженности электрической составляющей поля (кВ/м)? (Эффективное значение напряженности электрической составляющей поля Е_эф связано с объемной плотностью излучения U соотношением: , где ε₀ = 8,85 ·10^-12 Ф/м – электрическая постоянная). а)175, б) 275, в) 375, г) 475.

 

6. Чем отличаются лазеры от мазеров? а) диапазоном длин волн излучения, б) видом активной среды, в) принципом работы, г) способом получения усиливающей среды.

 

7. Какую накачку используют в мазерах? а) оптическую, б) газодинамическую, в) пространственное разделение возбужденных и невозбужденных атомов, электрическим или магнитным полем г) столкновения в газовом разряде.

 

8. На каком веществе работал первый мазер? а) неоне, б) гелии, в) цезии, г) аммиаке.

 

9. Какой основной элемент обязательно присутствует в конструкции лазера любого типа?

а) активная среда, б) резонатор, в) система накачки, г) зеркала резонатора.

 

10. Когда были созданы первые приборы, работающие по лазерному принципу? а) 1954 г., б) 1958 г., в) 1960 г. г) 1962 г.

 

11. Лазеры какого типа обычно используют для получения когерентного, узконаправленного монохроматического излучения? а) непрерывные газовые, б) непрерывные твердотельные, в) непрерывные полупроводниковые, г) на жидкой активной среде.

 

12. Лазеры какого типа генерируют излучение в виде сильно расходящегося светового пучка и низкой временной когерентностью? а) непрерывные газовые, б) непрерывные твердотельные, в) непрерывные полупроводниковые, г) на жидкой активной среде.

 

13. Лазеры какого типа генерируют излучение в спектральной области вакуумного ультрафиолета? а) эксимерные, б) твердотельные, в) полупроводниковые, г) на жидкой активной среде.

 

14. Лазеры какого типа генерируют фемтосекундные импульсы? а) на сапфире, активированном хромом, б) на гранате, активированном неодимом, в) на сапфире, активированном титаном, г) полупроводниковые.

 

15. Лазеры какого типа генерируют излучение с малой длиной когерентности, порядка 1 мм? а) газовые, б) твердотельные, в) полупроводниковые, г) жидкостные.

 

16. Лазеры какого типа генерируют мощное моноимпульсное излучение в диапазоне сотен мегаВатт? а) рубиновые и на гранате, активированном неодимом в режиме модуляции добротности резонатора, б) рубиновые и на гранате, активированном неодимом в режиме свободной генерации, в) рубиновые и на гранате, активированном неодимом в режиме синхронизации продольных мод резонатора, г) рубиновые и на гранате, активированном неодимом в режиме самосинхронизации продольных мод резонатора.

 

17. Лазер какого типа генерирует непрерывное излучение мощностью в несколько килоВатт? а) гелий-неоновый, б) рубиновый, в) на углекислом газе, г) полосковый полупроводниковый на двойной гетероструктуре.

 

18. Лазер какого типа генерирует одномодовое излучение с непрерывной мощностью в несколько килоВатт? а) гелий-неоновый, б) рубиновый, в) волоконный с диодной накачкой, г) полупроводниковый на двойной гетероструктуре.

 

19. На какой активной среде лазер генерирует излучение, которое можно перестраивать по частоте в широком спектральном диапазоне? а) гелий-неоновый, б) рубиновый, в) на углекислом газе, г) на растворах красителей.

 

20. Какой тип резонатора используют в лазерах с перестройкой частоты излучения в широком спектральном диапазоне? а) волноводный, б) открытый сферический, в) открытый конфокальный, г) дисперсионный.

 

21. Какой вид накачки используют в лазерах с перестройкой частоты излучения в широком спектральном диапазоне? а) оптическую, б) лазерную, в) газодинамическую, г) инжекция носителей тока.

 

22. Какой вид накачки используют в лазерах, генерирующих ультракороткие импульсы?

а) оптическую, б) лазерную, в) газодинамическую, г) инжекция носителей тока.

 

23. Естественная ширина спектральной линии лазерного перехода СО₂ лазера составляет 50 МГц. Чему равно среднее время нахождения частиц в данном возбужденном состоянии? а) 2 ·10^-8 сек, б) 3,2 ·10^-9 сек, в) 6,28 ·10^-8 сек, г) 3,14 ·10^-9 сек.

24. Активная среда лазера работает по трехуровневой схеме накачки. При переходах между какими уровнями среды может происходить лазерная генерация?

а) 3 → 2, б) 2 → 3, в) 3 → 1, г) 2 → 1.

 

25. Активная среда лазера работает по трехуровневой схеме накачки. Между какими уровнями осуществляют накачку среды?

а) 1 → 2, б) 2 → 3, в) 1 → 3, г) 2 → 1.

 

26. Активная среда работает по трехуровневой схеме накачки. Концентрация активных частиц среды равна n. Каковы должны быть населенности энергетических уровней n₁, n₂, n₃ для получения усиления в среде? а) n₂ > n/2, б) n₁> n/2, в) n₃> n_1, г) n₃ > n₂.

 

27. Взаимодействие света с веществом имеет принципиально вероятностный характер. В квантовой теории взаимодействия света и вещества вводится понятие вероятности перехода, которое отличается от понятия вероятности, используемого в математике. Какова размерность физической величины «вероятность перехода», используемой в лазерной физике? а) не имеет размерности, б) сек, в) сек^{-1, г) сек2}.

 

28. Взаимодействие света с веществом имеет принципиально вероятностный характер. В квантовой теории взаимодействия света и вещества вводится понятие вероятности перехода, которое отличается от понятия вероятности, используемого в математике. Какой физический смысл имеет понятие «вероятность перехода», используемое в лазерной физике?

а) число квантов испускаемых или поглощаемых при переходе между энергетическими уровнями среды в единицу времени, б) отношение числа испущенных или поглощенных квантов к числу взаимодействующих со светом частиц, в) число квантов испускаемых или поглощаемых при переходе между энергетическими уровнями среды в секунду в расчете на одну активную частицу, г) отношение числа взаимодействующих со светом частиц к числу испущенных или поглощенных квантов.

 

29. Какой физический смысл в физике лазеров имеет понятие «скорость переходов»? а) число квантов испускаемых или поглощаемых при переходе между энергетическими уровнями среды, б) отношение числа испущенных или поглощенных квантов к числу взаимодействующих со светом частиц, в) число квантов испускаемых или поглощаемых при переходе между энергетическими уровнями среды в секунду в расчете на одну активную частицу, г) отношение числа взаимодействующих со светом частиц к числу испущенных или поглощенных квантов.

 

30. Какова размерность физической величины «скорость переходов»? а) м/сек, б) 1/сек, в) 1/(м³ ·сек), г) безразмерная величина.

 

31. Активная среда лазера работает по трехуровневой схеме накачки. Каково должно быть соотношение между вероятностями переходов p₃₁, p₃₂, p_21, p₁₃, p_12, p₂₃ для получения инверсной населенности между 1 и 2 уровнями энергии? а) p₃₂ > p₂₁, p_31, б) p_{21 >} p₂₃, p₃₁, в) p_{12 >}p₁₃, p₂₃, г) p_{13 >} p₂₃, p₃₁.

 

32. Активная среда лазера работает по четырехуровневой схеме накачки. При переходах между какими уровнями среды обычно происходит лазерная генерация?

а) 3 → 2, б) 4 →3, в) 3 → 1, г) 2 →1.

 

 

33. Под каким углом к оси резонатора φ должны быть расположены плоскости брюстеровских окошек газоразрядной трубки газового лазера? Показатель преломления стекла, из которого изготовлены окошки, равен n =1,51. а) φ = 56º, б) φ = 34º, в) φ = 60º, г) φ = 30º.

 

34. Под каким углом к оси резонатора должны быть наклонены брюстеровские торцы активного стержня из рубина? Показатель преломления рубина на длине волны генерации равен 1,76. а) φ = 56º, б) φ = 34º, в) φ = 60º, г) φ = 30º.

 

35. Какова должна быть оптическая толщина слоев в многослойном диэлектрическом зеркале, используемом в лазере, работающем на длине волны λ, для создания резонатора?

а) λ, б) λ/2, в) λ/4, г) λ/8.

 

36. Какова должна быть толщина слоя, просветляющего поверхность диэлектрического материала, находящуюся в воздухе для излучения с длиной волны λ? а) λ, б) λ/2, в) λ/4, г) λ/8.

 

37. Почему толщины слоев как просветляющих, так и отражающих многослойных диэлектрических покрытий для излучения с длиной волны λ равны λ/4? а) лучи, отраженные от границ слоя, должны быть в фазе, б) лучи, отраженные от границ слоя должны быть в противофазе, в) при отражении светового луча от слоя с более высоким показателем преломления, чем граничная среда, возникает дополнительный сдвиг по фазе, равный λ/2,

г) при отражении светового луча от границы слоя с более низким показателем преломления, чем граничная среда, возникает дополнительный сдвиг по фазе, равный λ/2.

 

38. Какая из приведенных ниже формул определяет полезные потери k плоского лазерного резонатора, если длина активной среды лазера равна l, одно из зеркал резонатора полностью отражает свет, а другое имеет коэффициент отражения R? а) , б) , в) , г) .

 

39. Какая из приведенных ниже формул определяет потери k плоского лазерного резонатора, если длина активной среды лазера равна l, вредные потери ρ, одно из зеркал резонатора полностью отражает свет, а другое имеет коэффициент отражения R?

а) , б) , в) , г) .

 

40. Каким методом изготавливают многослойные диэлектрические зеркала, используемые в лазерных резонаторах? а) химического осаждения, б) вакуумного напыления, в) оптической полировки, г) штамповкой.

 

41. Какие материалы используют при изготовлении отражающей поверхности многослойных диэлектрических зеркал? а) алюминий, б) серебро, в) кварцевое стекло и рутил (TiO₂), г) двуокись хрома.

 

42. С каким максимальным коэффициентом отражения для монохроматического света может быть изготовлено многослойное диэлектрическое зеркало? а) 0,97, б) 0,98, в) 0,987, г) 0,9987.

 

43. Каков максимальный коэффициент отражения нового зеркала с алюминиевым покрытием в видимом диапазоне спектра? а) 0,8, б) 0,9, в) 0,95, г) 0,99.

 

44. Каков максимальный коэффициент отражения нового зеркала с серебряным покрытием в видимом диапазоне спектра? а) 0,8, б) 0,9, в) 0,96, г) 0,99.

 

45. Сколько пар слоев может содержать многослойное диэлектрическое зеркало с максимальным коэффициентом отражения? а) 2, б) 5, в) 20, г) 10.

 

46. Коэффициент вредных потерь лазера на рубине равен 0,02 см^-1. Определите оптимальный по выходной мощности непрерывного лазера коэффициент отражения зеркала плоского резонатора в случае использование активной среды длиной 8 см. Считать, что оптимальное зеркало резонатора определяется условием равенства полезных и вредных потерь резонатора, а одно из зеркал резонатора полностью отражает падающее на него излучение.

а) 0,93, б) 0,83, в) 0,73, г) 0,63.

 

47. Коэффициент вредных потерь плоского двухзеркального резонатора некоторого гелий-неонового лазера равен 2·10^-4 см^-1. Определите оптимальный по выходной мощности коэффициент отражения зеркала лазерного резонатора. Длина газоразрядной трубки лазера 70 см. Считать, что оптимальное зеркало резонатора определяется условием равенства полезных и вредных потерь резонатора, а одно из зеркал резонатора полностью отражает падающее на него излучение. а) 0,92, б) 0,95, в) 0,97, г) 0,98.

 

48. Естественное время жизни возбужденных активных частиц некоторого вещества равно τ. Чему равен период полураспада частиц τ*? а. τ* = τ ln2, б) τ* = τ 2ln2, в) τ* = τ/ln2, г) τ* = τ/(2ln2).

49. Энергетическое пороговое условие стационарной генерации лазера определяется: а) равенством коэффициента усиления света потерям на рассеяние в активной среде и дифракционным потерям в резонаторе, б) равенством коэффициента усиления активной среды сумме полезных и вредных потерь резонатора, в) равенством коэффициента усиления активной среды потерям на зеркалах резонатора, г) равенством коэффициента усиления света, дважды прошедшего через активную среду, сумме полезных и вредных потерь резонатора.

 

50. Нестационарная генерация лазера при импульсной накачке или после включения лазера с непрерывной накачкой возникает при выполнении условия: а ) равенства коэффициента усиления света сумме полезных и вредных потерь резонатора, б) превышения коэффициента усиления активной среды над суммой полезных и вредных потерь резонатора,

в) равенства коэффициента усиления активной среды полезным потерям на зеркалах резонатора, г) равенства коэффициента усиления света потерям на рассеяние света в активной среде и дифракционным потерям резонатора.

 

51. Может ли возникать лазерная генерация в усиливающей свет среде без использования зеркал резонатора? а) нет, так как полезные потери резонатора при этом становятся бесконечно большими, б) да, при высоком коэффициенте усиления активной среды, обеспечивающем достижение насыщения усиления, в) да, при выполнении условия возникновения сверхизлучения в активной среде, г) да при высоком коэффициенте усиления активной среды, обеспечивающем достаточное усиление люминесценции.

 

52.Какие явления в лазерном резонаторе приводят к вредным потерям генерируемого излучения? а) усиленная люминесценция под углами к оси резонатора, б) сверхизлучение, в) дифракция и рассеяние излучения в активной среде, г) спонтанные переходы частиц из возбужденного состояния в основное в активной среде.

 

53. Режим модуляции добротности резонатора используют: а) для получения пичковой генерации, б) для получения моноимпульсной генерации, в) для получения режима «синхронизации мод» лазера, в) для стабилизации частоты излучения лазера.

 

54. Режим модуляции добротности лазерного резонатора осуществляют с помощью: а) активных или пассивных затворов, установленных в лазерный резонатор, б) активных или пассивных затворов, установленных на выходе лазера, в) селекторов продольных мод лазерного резонатора, г) селекторов поперечных мод лазерного резонатора.

 

55. Режим пассивной модуляции добротности лазерного резонатора осуществляют с помощью: а) фототропного затвора, установленного в лазерный резонатор, б) просветляющегося затвора, установленного на выходе лазера, в) селекторов продольных мод лазерного резонатора, г) селекторов поперечных мод лазерного резонатора.

 

56. Кольцевой открытый лазерный резонатор отличается от линейного открытого тем, что:

а) световые волны циркулируют в нем по замкнутой кольцевой траектории, б) световые волны циркулируют в нем по спиральным траекториям, в) он образован кольцевым волноводом, г) он образован планарным волноводом.

 

57. Энергия разряда импульсной лампы для оптической накачки лазера W определяется:

а) напряжением на батарее накопительных конденсаторов блока питания, б) емкостью батареи накопительных конденсаторов блока питания, в) энергией, накопленной на батарее накопительных конденсаторов блока питания, г) внутренним сопротивлением лампы.

 

58. Длительность оптического импульса накачки твердотельного лазера, создаваемого газоразрядной лампой, определяется: а) внутренним сопротивлением лампы R, б) емкостью батареи накопительных конденсаторов блока питания C, в) энергией, накопленной на батарее накопительных конденсаторов блока питания W, г) произведением RC.

 

59. Энергия разряда импульсной лампы оптической накачки лазера W равна: а) W = U²/R, б) W = RC, в) W = CU²/2, г) W = CU², где С – емкость батареи конденсаторов блока питания лазера, U – напряжение на батарее, R – среднее значение внутреннего сопротивления лампы во время разряда.

 

60. Какую активную среду используют в лазерном стандарте частоты и длины волны?

а) рубин б) сапфир, легированный титаном, в) полупроводниковый лазерный диод на арсениде галлия, г) смесь гелия и неона.

 

61. Электрическая пороговая энергия накачки рубинового лазера равна 200 Дж. В блоке питания используется батарея конденсаторов емкостью 400 мкФ. До какого напряжения надо зарядить батарею конденсаторов для достижения порога генерации (В)? а) 100, б) 500, в) 1000, г)1500.

 

 

Раздел 2. Взаимодействие излучения с веществом

1. По каким параметрам световой квант вынужденного излучения отличается от возбуждающего кванта? а) по направлению, б) по поляризации, в) по частоте, г) не отличается от возбуждающего кванта.

 

2. Что понимают под термином активная среда лазера? а) вещество, поглощающее свет, б) люминесцирующее вещество, в) вещество, усиливающее свет, г) вещество, обладающее оптической активностью.

 

3. Разность энергий между двумя уровнями некоторого вещества равна 1 эВ. Оцените порядок частоты излучения, возникающего при переходе частицы с верхнего на нижний уровень этого вещества. а) 2,4 ∙10¹⁴ Гц., б) 2,4 ∙10¹⁵ Гц., в) 1,2 ∙10¹⁶ Гц, г) 2,4 ∙10¹²Гц.

 

4. Разность энергий между двумя уровнями некоторого вещества равна 0,1 эВ. Оцените порядок длины волны излучения, возникающего при переходе частицы с верхнего на нижний уровень этого вещества. а) 1,2∙ 10^{-5 м}, б) 1,2 ∙10^{-6 м}, в) 2,4 ∙ 10^{-5 м}, г) 2,4 ∙10^{-6 м.}

 

5. Чему равна вероятность спонтанного перехода частицы с верхнего энергетического уровня на нижний, если естественное время жизни частицы в возбужденном состоянии равно 10^-3 секунды? а) 10^-3 сек^-1, б) 10³ сек^-1, в) 0,16∙ 10^-3 сек^{-1, г) 0,16 ∙103} сек^-1.

 

6. Определите естественную ширину спектральной линии, если среднее время жизни люминесцирующих частиц равно 10^-8 секунды. а)10⁸ Гц, б) 0,16 ∙10⁸ Гц, в) 6,28 ∙10⁸ Гц, г) 3,14 ∙10⁸ Гц.

 

7. Определите отношение равновесных населенностей двух энергетических уровней n₁/n₂ атомной системы при температуре T = 300 К, разность энергий ΔE которых составляет 0,01 эВ. Кратность вырождения уровней считать одинаковой. Распределение Больцмана, определяющее отношение населенностей n_i энергетических уровней атомной системы от температуры имеет вид: . Постоянная Больцмана k = 1,38 10^-23 Дж/К.

а) 0,5, б) 0,6, в) 0,7, г) 0,8.

 

8. Определите отношение равновесных населенностей двух энергетических уровней n₂/n₁, атомной системы при температуре 300 К, разность энергий которых составляет 1 эВ. Кратность вырождения уровней считать одинаковой. Распределение Больцмана, определяющее отношение населенностей n_i энергетических уровней атомной системы от температуры имеет вид: . Постоянная Больцмана k = 1,38 10^-23 Дж/К.

а) 1,5.∙10^-17, б) 1,6 ∙10^-17, в) 1,7 ∙10^{-17, г) 1,8 ∙10-17}.

 

 

9. Используя формулу, связывающую коэффициенты Эйнштейна для спонтанных А₂₁ и вынужденных В₂₁ переходов:

,

оцените, для какой частоты ν вероятность вынужденного излучения кванта света двухуровневыми частицами равна вероятности спонтанного излучения.

а) 10¹¹ Гц, б) 10¹² Гц, в) 10¹³ Гц, г) 10¹⁴ Гц.

 

10. Используя формулу, связывающую коэффициенты Эйнштейна для спонтанных А₂₁ и вынужденных В₂₁ переходов:

оцените, для какой длины волны излучения вероятность вынужденного излучения кванта света двухуровневыми частицами равна вероятности спонтанного излучения. а) 30 нм, б) 0,3 мкм, в) 3 мкм, г) 30 мкм.

 

11. Активная среда лазера работает по четырехуровневой схеме накачки. Между какими уровнями осуществляют накачку?

а) 3 → 2, б) 1 →4, в) 3 → 1 г) 2 →1.

 

12. Активная среда работает по четырехуровневой схеме накачки. Концентрация активных частиц среды равна n. Каким должно быть соотношение между населенностями уровней для получения усиления в среде?

а) n₂ > n/2, б) n₁> n/2, в) n₃> n₂, г) n₃ > n/2.

 

13. Активная среда лазера работает по четырехуровневой схеме накачки. Каково должно быть соотношение между вероятностями переходов p₃₁, p₃₂, p_21, p₁₃, p_12, p₂₃ для получения инверсной населенности между 3 и 2 уровнями энергии?

а) р₄₃ > p₄₁, p₃₂, р_31, б) р_{41 >} p₃₄, p₃₁, р₂₁, в) p_{42 >} p₃₁, p₂₃, р_41, г) p_{13 >} p₃₂, p₃₄.

 

14. Активная среда лазера работает по четырехуровневой схеме накачки. Концентрация активных частиц среды равна n. Какова должна быть температура активной среды Т, для эффективной генерации лазера, если разность энергий между уровнями 1 и 2, равной Е?

а) E << kT, б) E >> kT, в) E ~ kT, г) E >> 1/(kT).

 

15. Почему атомную систему, усиливающую проходящий через нее свет, при использовании распределения Больцмана можно считать системой, находящейся при отрицательной температуре? а) число частиц на верхнем энергетическом уровне больше, чем на нижнем, б) число частиц на верхнем энергетическом уровне меньше, чем на нижнем, в) скорость теплового движения частиц в среде с инверсной заселенностью уровней возрастает, г) скорость теплового движения частиц в среде с инверсной заселенностью уровней уменьшается.

 

16. Как вероятность вынужденного излучения p между двумя уровнями энергии частиц вещества связана с плотностью излучения U на резонансной частоте и коэффициентом Эйнштейна для вынужденного перехода В? а) p = U, б) p = BU, в) p = B/U, г) p = 1/ВU.

 

17. Какова размерность величины «плотность излучения»? а)Дж/м², б) Дж/ Гц, в) Дж/сек, г) Дж/м³.

 

18. Чему равна размерность коэффициента Эйнштейна для вынужденного перехода B_ij?

а) сек, б) 1/сек, в) Вт/м³, г) м³/(Дж сек).

 

19. Чему равна размерность коэффициента Эйнштейна для спонтанного перехода А_ij?

а) сек, б) 1/сек, в) Вт/м³, г) м³/(Дж сек).

 

20. Как связана объемная плотность излучения U [Дж/м³] с плотностью излучения Ф [Вт/м²] в световой трубке сечением ds? а) Ф = Ucds, б) Ф = Ucds/n, в) Ф = Uc, г) Ф = U, с – скорость света в вакууме.

 

21. Какая из величин, характеризующих световую волну, при переходе светового потока из среды в вакуум и обратно сохраняется? а) длина волны λ, б) частота ν, в) фазовая скорость волны, г) отношение λ/n, где n – показатель преломления среды.

 

22. Как связаны друг с другом объемная спектральная плотность излучения, измеренная в шкале длин волн и в шкале частот? а) U(ν) = U(λ), б) U(ν) = (λ/c)U(λ), в) U(ν) = (λ²/c)U(λ), г) U(ν) = (λ/c²) U(λ).

 

23. Как связаны друг с другом вероятности перехода между двумя энергетическими уровнями активных частиц среды p₁₂ и р₂₁? Считать, что безизлучательные переходы между этими уровнями отсутствуют. а) Не связаны, б) р_{21 =} р₁₂, в) р₂₁/р₁₂ = А₂₁/В₁₂U, г) р₂₁/р₁₂ = (А_{21 +} В₂₁U)/B₂₁U.

 

24. Как связаны друг с другом коэффициенты Эйнштейна В₂₁ и В₁₂ для вынужденных переходов в системе двухуровневых частиц? а) не связаны, б) В₂₁ = В₁₂, в) В₂₁ = А₂₁/В₁₂U, г) А_{21 +} В₁₂U = B₂₁U.

 

25. Как связана мощность поглощения света при резонансном возбуждении двухуровневой среды от населенностей основного n_i и возбужденного n_j энергетических уровней?

а) пропорциональна n_i, б) пропорциональна n_j, в) пропорциональна n_i – n_j, г) пропорциональна n_j – n_i.

 

26. Какие виды переходов из основного в возбужденное состояние возможны в системе частиц, обладающих двумя уровнями энергии? а) спонтанные, вынужденные и безизлучательные, б) спонтанные и вынужденные, в) вынужденные, г) безизлучательные и спонтанные.

 

27. В каких единицах измеряют объемную плотность излучения? а) Дж/м³, б) Дж/м², в) Дж/(сек м³), г) Дж/(сек м²).

 

28. Как связаны объемная плотность излучения в единице объема активной среды U и световой поток, выходящий из активной среды Ф? а) Ф = Ucds, б) Ф = Ucds/n, в) Ф = Uc, г) Ф = U, где с – скорость света в вакууме, ds –площадь поперечного сечения светового пучка.

 

29. Чем определяется естественная ширина спектральной линии? а) столкновениями частиц при их тепловом движении, б) скоростью спонтанных переходов из возбужденного состояния, в) числом частиц в возбужденном состоянии, г) скоростью вынужденных переходов из возбужденного состояния.

 

30. Чем отличаются спонтанные переходы между уровнями активной среды от вынужденных? а) происходят под действием излучения на частоте лазерного перехода, б) скорость переходов не зависит от плотности излучения на частоте лазерного перехода, в) скорость переходов зависит размеров активной среды, г) скорость переходов зависит от объема активной среды.

 

31. По каким причинам происходят безизлучательные переходы в активной среде лазера? а) в результате столкновений атомов, б) из-за нагрева активной среды, в) происходят самопроизвольно, г) происходят под действием излучения на частоте перехода.

 

32. Каково типичное значение концентрации активных частиц в твердых активных лазерных средах (см^-3)? а) 10¹⁰, б) 10¹², в) 10¹⁵, г) 10¹⁹.

 

33. Что понимают под термином накачка лазера? а) поддержание оптимального давления в газоразрядной трубке лазера, б) поддержание оптимального давления в газоразрядной лампе накачки, в) возбуждение активной среды лазера, г) прокачка газовой активной среды через область усиления.

 

34. Какую накачку называют инжекцией носителей? а) оптическую, б) электронным пучком в) газодинамическую, г) пропускание тока через область p-n – перехода полупроводникового лазера.

 

35. Какую накачку называют электронной? а) оптическую, б) электронным пучком, в) газодинамическую, г) пропускание тока через область p-n – перехода полупроводникового лазера.

 

36. Какую накачку называю газодинамической? а) оптическую, б) электронным пучком, в) адиабатическое расширение газа, г) пропускание тока через область p-n – перехода полупроводникового лазера.

 

37. Какую накачку называют химической? а) возбуждение активной среды световым излучением, б) электронным пучком в) возбуждение газовой активной среды в результате химической реакции, г) пропускание тока через область p-n – перехода полупроводникового лазера.

 

38. По каким признакам на опыте судят о возникновении лазерной генерации? а) по увеличению мощности люминесценции активной среды, б) по уменьшению мощности люминесценции активной среды в) по резкому сужению спектра излучения и возникновению луча лазера, г) по возникновению сверхизлучения.

 

39. Какова размерность коэффициента усиления активной среды лазера? а) не имеет размерности, б) м^-1, в) м², г) м^-2.

 

40. Постоянная времени метастабильного состояния рубина равно 3 мсек. Чему равен коэффициент Эйнштейна для спонтанного излучения с этого перехода в основное состояние (1/сек)? а) 100, б) 165, в) 330, г) 999.

 

41. Как связан коэффициент Эйнштейна для вынужденных переходов В с вероятностью вынужденных переходов активных частиц среды р? а) р = В б) р = BU в) p = B/U г) p = BU², где U – объемная плотность излучения.

 

42. Как связана вероятность перехода из возбужденного в основное состояние с коэффициентом Эйнштейна для спонтанных переходов при малой плотности излучения на частоте перехода? а) p = A б) p = AU в) p = A/U г) p = AU², где U – объемная плотность излучения.

 

43. Какое распределение населенностей энергетических уровней лазерной активной среды n_i n_j считают равновесным? а) n_i = n_j, б) n_i > n_j, в) n_i < n_j, г) подчиняющееся распределению Больцмана: .

 

44. При каком соотношении между населенностями верхнего n_j и нижнего n_i энергетических уровней среды температуру атомной системы считают отрицательной?

а) n_i = n_j, б) n_i > n_j, в) n_i < n_j, г) n_i ≠ n_j.

 

45. Какие виды переходов из возбужденного в основное состояние возможны в активной среде лазера? а) спонтанные, вынужденные, безизлучательные, б) спонтанные и вынужденные, в) вынужденные, г) безизлучательные и спонтанные.

 

46. Чему равно отношение яркости лазера с дифракционной угловой расходимостью луча 10^-3 рад и точечного теплового источника света одинаковой световой мощности?

а) 0, б) ∞, в) 10⁶, г) 4 10⁶.

 

47. С какими процессами в среде связано явление насыщения поглощения в среде, атомы которой описывают двухуровневой моделью? а) возрастанием населенности верхнего уровня, б) уменьшением населенности верхнего уровня, в) возрастанием населенности нижнего уровня, г) возникновением инверсной населенности уровней.

 

48. С какими процессами в активной среде лазера, активные частицы которой описывается двухуровневой моделью, связано явление насыщения усиления? а) возрастанием населенности верхнего уровня, б) уменьшением населенности верхнего уровня, в) уменьшением населенности нижнего уровня, г) возникновением инверсной населенности уровней.

 

49. Как связан коэффициент поглощения среды k с сечением поглощения σ активных частиц с концентрацией n? а) k = σ, б) k = σ n, в) k = σ/n, г) k = σ n³.

 

50. Как связан коэффициент усиления активной среды лазера k с сечением поглощения σ активных частиц с концентрацией n? а) k = σ, б) k = σ n, в) k = σ/n, г) k = σ n³.

 

51. Какую величину называют кратностью вырождения энергетического уровня атомной системы? а) число частиц на энергетическом уровне, б) число уровней, имеющих одинаковую энергию, в) число уровней, имеющих не одинаковую энергию, г) населенность энергетического уровня.

 

52. Активными частицами в гелий-неоновом лазере являются: а) атомы гелия, б) атомы неона, в) ионы гелия, г) ионы неона.

 

53. Активными частицами в усиливающей свет среде рубинового лазера являются:

а) ионы алюминия, б) ионы кислорода, в) ионы хрома, г) атомы хрома.

 

54. Активными частицами в усиливающей свет среде титан-сапфирового лазера являются трехвалентные: а) ионы алюминия, б) ионы кислорода, в) ионы хрома, г) ионы титана.

 

55. Активными частицами в усиливающей свет среде полупроводникового лазера на гетеропереходах арсенида галлия - алюминия являются: а) атомы алюминия, б) атомы галлия, в) атомы мышьяка, г) электроны и дырки.

 

56. Активными частицами в усиливающей свет среде эксимерных лазеров являются:

а) атомы инертных газов, б) ионы инертных газов, в) атомы галогенов, г) возбужденные молекулы благородных газов.

 

57. По какой схеме накачки работают полупроводниковые лазеры? а) трехуровневой, б) четырехуровневой, в) двухуровневой, г) пятиуровневой.

 

58. Переходы между энергетическими уровнями каких веществ использовались в качестве эталонных в лазерных стандартах длины и частоты на основе гелий-неоновых лазеров? а) гелия, б) неона, в) молекулярного иода, метана, г) аммиака.

 

59. Какой газ наиболее эффективен в газоразрядной лампе, используемой для оптической накачки твердотельных лазеров? а) гелий, б) ксенон, в) криптон, г) аргон.

 

60. Какое явление называют провалом Беннета?

а) насыщение поглощения эталонного вещества, помещенного в резонатор, б) неоднородное просветление в спектральном контуре поглощения эталонного вещества, возникающие при его облучении монохроматическим излучением, в) настройку резонатора на максимум спектрального контура поглощения эталонного вещества, г) насыщение поглощения эталонного вещества в ячейке, помещенной вне резонатора.