1. Princip generiranja lasera
Atomska struktura je poput malog sunčevog sustava, s atomskom jezgrom u sredini. Elektroni neprestano rotiraju oko atomske jezgre, a atomska jezgra također neprestano rotira.
Jezgra se sastoji od protona i neutrona. Protoni su pozitivno nabijeni, a neutroni nenabijeni. Broj pozitivnih naboja koje nosi cijela jezgra jednak je broju negativnih naboja koje nose cijeli elektroni, tako da su atomi općenito neutralni prema vanjskom svijetu.
Što se tiče mase atoma, jezgra koncentrira većinu mase atoma, a masa koju zauzimaju svi elektroni je vrlo mala. U strukturi atoma, jezgra zauzima samo mali prostor. Elektroni rotiraju oko jezgre, a elektroni imaju puno veći prostor za aktivnost.
Atomi imaju "unutarnju energiju", koja se sastoji od dva dijela: jedan je da elektroni imaju brzinu kruženja i određenu kinetičku energiju; drugi je da postoji udaljenost između negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijene jezgre, te postoji određena količina potencijalne energije. Zbroj kinetičke energije i potencijalne energije svih elektrona je energija cijelog atoma, koja se naziva unutarnja energija atoma.
Svi elektroni rotiraju oko jezgre; ponekad bliže jezgri, energija tih elektrona je manja; ponekad dalje od jezgre, energija tih elektrona je veća; prema vjerojatnosti pojave, ljudi dijele sloj elektrona na različite ” “Razine energije”; Na određenoj "Razini energije" može postojati više elektrona koji često kruže, a svaki elektron nema fiksnu orbitu, ali svi ti elektroni imaju istu razinu energije; "Razine energije" su izolirane jedna od druge. Da, izolirani su prema razini energije. Koncept "energetske razine" ne samo da dijeli elektrone na razine prema energiji, već također dijeli orbitalni prostor elektrona na više razina. Ukratko, atom može imati više energetskih razina, a različite energetske razine odgovaraju različitim energijama; neki elektroni orbitiraju na "niskoj energetskoj razini", a neki elektroni orbitiraju na "visokoj energetskoj razini".
U današnje vrijeme u udžbenicima fizike za srednju školu jasno su označene strukturne karakteristike pojedinih atoma, pravila raspodjele elektrona u svakom sloju elektrona i broj elektrona na različitim energetskim razinama.
U atomskom sustavu, elektroni se u osnovi kreću u slojevima, s nekim atomima na visokim, a nekima na niskim razinama energije; budući da na atome uvijek utječe vanjska okolina (temperatura, elektricitet, magnetizam), elektroni visoke energetske razine nestabilni su i spontano će prijeći na nisku energetsku razinu, njegov učinak može biti apsorbiran ili može proizvesti posebne učinke pobude i uzrokovati " spontana emisija”. Stoga će u atomskom sustavu, kada elektroni visoke energetske razine prijeđu na niskoenergetske razine, postojati dvije manifestacije: "spontana emisija" i "stimulirana emisija".
Spontano zračenje, elektroni u visokoenergetskim stanjima su nestabilni i pod utjecajem vanjske okoline (temperatura, elektricitet, magnetizam) spontano migriraju u niskoenergetska stanja, a višak energije zrači u obliku fotona. Karakteristika ove vrste zračenja je da se prijelaz svakog elektrona odvija nezavisno i slučajan je. Fotonska stanja spontane emisije različitih elektrona su različita. Spontana emisija svjetlosti je u "nekoherentnom" stanju i ima raspršene smjerove. Međutim, spontano zračenje ima karakteristike samih atoma, a spektri spontanog zračenja različitih atoma su različiti. Govoreći o ovome, podsjeća ljude na osnovno znanje iz fizike, “Svaki objekt ima sposobnost zračiti toplinu, a objekt ima sposobnost kontinuirano apsorbirati i emitirati elektromagnetske valove. Elektromagnetski valovi zračeni toplinom imaju određenu raspodjelu spektra. Ova raspodjela spektra povezana je sa svojstvima samog objekta i njegovom temperaturom.” Dakle, razlog postojanja toplinskog zračenja je spontana emisija atoma.
U stimuliranoj emisiji, elektroni visoke razine energije prelaze na razinu niske energije pod "stimulacijom" ili "indukcijom" "fotona prikladnih za uvjete" i zrače foton iste frekvencije kao i upadni foton. Najveća značajka stimuliranog zračenja je da fotoni generirani stimuliranim zračenjem imaju potpuno isto stanje kao i upadni fotoni koji generiraju stimulirano zračenje. Oni su u "koherentnom" stanju. Imaju istu frekvenciju i isti smjer, te ih je potpuno nemoguće razlikovati. razlike među onima. Na taj način jedan foton postaje dva identična fotona kroz jednu stimuliranu emisiju. To znači da je svjetlost pojačana, odnosno "pojačana".
Sada ponovno analizirajmo, koji su uvjeti potrebni da bi se dobilo sve češće stimulirano zračenje?
U normalnim okolnostima, broj elektrona na visokim energetskim razinama uvijek je manji od broja elektrona na niskim energetskim razinama. Ako želite da atomi proizvode stimulirano zračenje, želite povećati broj elektrona na visokim energetskim razinama, pa vam je potreban "izvor pumpe", čija je svrha stimulirati više. Previše elektrona niske energetske razine skače na visoke energetske razine , tako da će broj elektrona visoke energetske razine biti veći od broja elektrona niske energetske razine i dogodit će se "preokret broja čestica". Previše elektrona visoke energetske razine može ostati samo vrlo kratko vrijeme. Vrijeme će skočiti na nižu energetsku razinu, pa će se povećati mogućnost stimulirane emisije zračenja.
Naravno, "izvor pumpe" postavljen je za različite atome. To čini da elektroni "rezoniraju" i dopuštaju više elektrona niske energetske razine da preskoče na visoke energetske razine. Čitatelji mogu u osnovi razumjeti što je laser? Kako se proizvodi laser? Laser je "svjetlosno zračenje" koje "pobuđuju" atomi objekta pod djelovanjem specifičnog "izvora pumpe". Ovo je laser.
Vrijeme objave: 27. svibnja 2024
