1. Princip laserske generacije
Atomska struktura je kot majhen sončni sistem z atomskim jedrom v sredini. Elektroni se nenehno vrtijo okoli atomskega jedra in tudi atomsko jedro se nenehno vrti.
Jedro je sestavljeno iz protonov in nevtronov. Protoni so pozitivno nabiti, nevtroni pa nenabiti. Število pozitivnih nabojev, ki jih nosi celotno jedro, je enako številu negativnih nabojev, ki jih nosijo celotni elektroni, zato so atomi na splošno nevtralni do zunanjega sveta.
Kar zadeva maso atoma, je jedro koncentrira večino mase atoma, masa, ki jo zasedajo vsi elektroni, pa je zelo majhna. V atomski strukturi zavzema jedro le majhen prostor. Elektroni se vrtijo okoli jedra in elektroni imajo veliko večji prostor za aktivnost.
Atomi imajo "notranjo energijo", ki je sestavljena iz dveh delov: prvi je ta, da imajo elektroni krožno hitrost in določeno kinetično energijo; drugi pa je, da obstaja razdalja med negativno nabitimi elektroni in pozitivno nabitim jedrom in obstaja določena količina potencialne energije. Vsota kinetične in potencialne energije vseh elektronov je energija celotnega atoma, ki jo imenujemo notranja energija atoma.
Vsi elektroni se vrtijo okoli jedra; včasih bližje jedru je energija teh elektronov manjša; včasih dlje od jedra je energija teh elektronov večja; glede na verjetnost pojava ljudje delijo elektronsko plast na različne ” “Energijske ravni”; Na določeni »energijski ravni« lahko pogosto kroži več elektronov in vsak elektron nima fiksne orbite, vendar imajo vsi ti elektroni enako raven energije; »Energijske ravni« so izolirane druga od druge. Da, izolirani so glede na raven energije. Koncept "energijske ravni" ne le deli elektrone na nivoje glede na energijo, ampak deli tudi prostor kroženja elektronov na več nivojev. Skratka, atom ima lahko več energijskih ravni in različne energijske ravni ustrezajo različnim energijam; nekateri elektroni krožijo na "nizki energijski ravni", nekateri elektroni pa na "visoki energijski ravni".
Dandanes so v srednješolskih učbenikih o fiziki jasno označene strukturne značilnosti določenih atomov, pravila porazdelitve elektronov v vsaki elektronski plasti in število elektronov na različnih ravneh energije.
V atomskem sistemu se elektroni v bistvu gibljejo v plasteh, pri čemer so nekateri atomi na visokih in nekateri na nizkih ravneh energije; ker na atome vedno vpliva zunanje okolje (temperatura, elektrika, magnetizem), so elektroni na visoki energijski ravni nestabilni in bodo spontano prešli na nizko energijsko raven, njen učinek se lahko absorbira ali pa povzroči posebne učinke vzbujanja in povzroči " spontana emisija«. Zato bosta v atomskem sistemu, ko visokoenergijski elektroni preidejo na nizkoenergijske nivoje, dve manifestaciji: "spontana emisija" in "stimulirana emisija".
Spontano sevanje, elektroni v visokoenergijskih stanjih so nestabilni in pod vplivom zunanjega okolja (temperatura, elektrika, magnetizem) spontano migrirajo v nizkoenergijska stanja, presežek energije pa seva v obliki fotonov. Značilnost tovrstnega sevanja je, da se prehod vsakega elektrona izvaja neodvisno in je naključen. Fotonska stanja spontane emisije različnih elektronov so različna. Spontana emisija svetlobe je v "nekoherentnem" stanju in ima razpršene smeri. Spontano sevanje pa ima značilnosti samih atomov, spektri spontanega sevanja različnih atomov pa so različni. Ko že govorimo o tem, spominja ljudi na osnovno znanje fizike: »Vsak predmet ima sposobnost sevanja toplote in predmet ima sposobnost neprekinjenega absorbiranja in oddajanja elektromagnetnih valov. Elektromagnetno valovanje, ki ga seva toplota, ima določeno spektralno porazdelitev. Ta spekter Porazdelitev je povezana z lastnostmi samega predmeta in njegovo temperaturo. Zato je razlog za obstoj toplotnega sevanja spontana emisija atomov.
Pri stimulirani emisiji visokoenergijski elektroni preidejo na nizkoenergijsko raven pod "stimulacijo" ali "indukcijo" "fotonov, primernih za pogoje" in sevajo foton enake frekvence kot vpadni foton. Največja značilnost stimuliranega sevanja je, da imajo fotoni, ki jih ustvari stimulirano sevanje, popolnoma enako stanje kot vpadni fotoni, ki generirajo stimulirano sevanje. So v "koherentnem" stanju. Imata enako frekvenco in isto smer in popolnoma nemogoče ju je razlikovati. razlike med tistimi. Na ta način en foton postane dva enaka fotona skozi eno stimulirano emisijo. To pomeni, da se svetloba intenzivira ali "ojači".
Zdaj pa ponovno analizirajmo, kakšni pogoji so potrebni, da pride do vedno pogostejšega stimuliranega sevanja?
V normalnih okoliščinah je število elektronov na visokih energijskih nivojih vedno manjše od števila elektronov na nizkih energijskih nivojih. Če želite, da atomi proizvajajo stimulirano sevanje, želite povečati število elektronov na visokih energijskih ravneh, zato potrebujete »črpalni vir«, katerega namen je stimulirati več. Preveč nizkoenergijskih elektronov skoči na visokoenergijske ravni. , zato bo število elektronov z visoko energijsko ravnijo večje od števila elektronov z nizkoenergijsko ravnijo in prišlo bo do "obrata števila delcev". Preveč visokoenergetskih elektronov lahko ostane le zelo kratek čas. Čas bo preskočil na nižjo energijsko raven, zato se bo povečala možnost stimuliranega oddajanja sevanja.
Seveda je "vir črpalke" nastavljen za različne atome. Zaradi tega elektroni "odmevajo" in omogočajo, da več elektronov z nizkoenergijsko stopnjo preskoči na visokoenergijsko raven. Bralci lahko v bistvu razumejo, kaj je laser? Kako se proizvaja laser? Laser je "svetlobno sevanje", ki ga "vzbujajo" atomi predmeta pod delovanjem določenega "vira črpalke". To je laser.
Čas objave: 27. maj 2024
