1. Princíp generovania lasera
Atómová štruktúra je ako malá slnečná sústava s atómovým jadrom uprostred. Elektróny sa neustále otáčajú okolo atómového jadra a atómové jadro sa tiež neustále otáča.
Jadro sa skladá z protónov a neutrónov. Protóny sú kladne nabité a neutróny sú nenabité. Počet kladných nábojov prenášaných celým jadrom sa rovná počtu záporných nábojov prenášaných celými elektrónmi, takže atómy sú vo všeobecnosti neutrálne voči vonkajšiemu svetu.
Pokiaľ ide o hmotnosť atómu, jadro koncentruje väčšinu hmotnosti atómu a hmotnosť všetkých elektrónov je veľmi malá. V atómovej štruktúre jadro zaberá len malý priestor. Elektróny rotujú okolo jadra a elektróny majú oveľa väčší priestor pre aktivitu.
Atómy majú „vnútornú energiu“, ktorá pozostáva z dvoch častí: jedna je taká, že elektróny majú obežnú rýchlosť a určitú kinetickú energiu; druhá je, že medzi záporne nabitými elektrónmi a kladne nabitým jadrom je vzdialenosť a existuje určité množstvo potenciálnej energie. Súčet kinetickej energie a potenciálnej energie všetkých elektrónov je energia celého atómu, ktorá sa nazýva vnútorná energia atómu.
Všetky elektróny rotujú okolo jadra; niekedy bližšie k jadru je energia týchto elektrónov menšia; niekedy ďalej od jadra je energia týchto elektrónov väčšia; podľa pravdepodobnosti výskytu ľudia rozdeľujú elektrónovú vrstvu na rôzne “ „Energetická úroveň“; Na určitej „úrovni energie“ môže často obiehať viacero elektrónov a každý elektrón nemá pevnú obežnú dráhu, ale všetky tieto elektróny majú rovnakú úroveň energie; „Úrovne energie“ sú navzájom izolované. Áno, sú izolované podľa úrovne energie. Pojem „energetická hladina“ nielenže rozdeľuje elektróny na úrovne podľa energie, ale rozdeľuje aj obiehajúci priestor elektrónov na viacero úrovní. Stručne povedané, atóm môže mať viacero energetických úrovní a rôzne energetické úrovne zodpovedajú rôznym energiám; niektoré elektróny obiehajú na „nízkej energetickej úrovni“ a niektoré elektróny obiehajú na „vysokej energetickej úrovni“.
V súčasnosti sú v učebniciach fyziky na strednej škole jasne označené štrukturálne charakteristiky určitých atómov, pravidlá distribúcie elektrónov v každej elektrónovej vrstve a počet elektrónov na rôznych energetických úrovniach.
V atómovom systéme sa elektróny v podstate pohybujú vo vrstvách, pričom niektoré atómy majú vysokú energetickú hladinu a niektoré majú nízku energetickú hladinu; pretože atómy sú vždy ovplyvňované vonkajším prostredím (teplota, elektrina, magnetizmus), vysokoenergetické elektróny sú nestabilné a pri samovoľnom prechode na nízku energetickú hladinu môže dôjsť k pohlteniu jeho účinku, prípadne môže vyvolať špeciálne excitačné efekty a spôsobiť “ spontánna emisia“. Preto v atómovom systéme, keď elektróny s vysokou úrovňou energie prechádzajú na úrovne s nízkou energiou, budú existovať dva prejavy: „spontánna emisia“ a „stimulovaná emisia“.
Spontánne žiarenie, elektróny vo vysokoenergetických stavoch sú nestabilné a vplyvom vonkajšieho prostredia (teplota, elektrina, magnetizmus) samovoľne migrujú do nízkoenergetických stavov a prebytočná energia je vyžarovaná vo forme fotónov. Charakteristickým znakom tohto druhu žiarenia je, že prechod každého elektrónu sa uskutočňuje nezávisle a je náhodný. Fotónové stavy spontánnej emisie rôznych elektrónov sú rôzne. Spontánna emisia svetla je v „nekoherentnom“ stave a má rozptýlené smery. Spontánne žiarenie má však vlastnosti samotných atómov a spektrá spontánneho žiarenia rôznych atómov sú rôzne. Keď už o tom hovoríme, ľuďom to pripomína základný poznatok z fyziky: „Akýkoľvek objekt má schopnosť vyžarovať teplo a objekt má schopnosť nepretržite absorbovať a vyžarovať elektromagnetické vlny. Elektromagnetické vlny vyžarované teplom majú určité rozloženie spektra. Toto spektrum Rozloženie súvisí s vlastnosťami samotného objektu a jeho teplotou.“ Preto je dôvodom existencie tepelného žiarenia spontánna emisia atómov.
Pri stimulovanej emisii vysokoenergetické elektróny prechádzajú na nízkoenergetickú úroveň pod „stimuláciou“ alebo „indukciou“ „fotónov vhodných pre podmienky“ a vyžarujú fotón s rovnakou frekvenciou ako dopadajúci fotón. Najväčšou vlastnosťou stimulovaného žiarenia je, že fotóny generované stimulovaným žiarením majú presne rovnaký stav ako dopadajúce fotóny, ktoré generujú stimulované žiarenie. Sú v „koherentnom“ stave. Majú rovnakú frekvenciu a rovnaký smer a je úplne nemožné ich rozlíšiť. rozdiely medzi nimi. Týmto spôsobom sa jeden fotón stanú dvoma identickými fotónmi prostredníctvom jednej stimulovanej emisie. To znamená, že svetlo je zosilnené alebo „zosilnené“.
Teraz znova analyzujme, aké podmienky sú potrebné na získanie stále častejšieho stimulovaného žiarenia?
Za normálnych okolností je počet elektrónov vo vysokých energetických hladinách vždy menší ako počet elektrónov v nízko energetických hladinách. Ak chcete, aby atómy produkovali stimulované žiarenie, chcete zvýšiť počet elektrónov na vysokých energetických úrovniach, takže potrebujete „zdroj pumpy“, ktorého účelom je stimulovať viac Príliš veľa elektrónov s nízkou energiou preskočí na vysokoenergetické úrovne , takže počet elektrónov s vysokou energetickou úrovňou bude vyšší ako počet elektrónov s nízkou energetickou úrovňou a dôjde k „obráteniu počtu častíc“. Príliš veľa vysokoenergetických elektrónov môže zostať len veľmi krátky čas. Čas skočí na nižšiu energetickú hladinu, takže sa zvýši možnosť stimulovanej emisie žiarenia.
Samozrejme, „zdroj čerpadla“ je nastavený pre rôzne atómy. Spôsobuje, že elektróny „rezonujú“ a umožňuje viac elektrónom s nízkou energetickou úrovňou preskočiť na vysokoenergetické úrovne. Čitatelia môžu v podstate pochopiť, čo je laser? Ako sa vyrába laser? Laser je „svetelné žiarenie“, ktoré je „vzrušené“ atómami objektu pôsobením špecifického „zdroja čerpadla“. Toto je laser.
Čas odoslania: 27. mája 2024
