1. Принцип генерисања ласера
Атомска структура је као мали соларни систем, са атомским језгром у средини. Електрони се стално ротирају око атомског језгра, а атомско језгро такође стално ротира.
Језгро се састоји од протона и неутрона. Протони су позитивно наелектрисани, а неутрони су ненаелектрисани. Број позитивних наелектрисања које носи цело језгро једнак је броју негативних наелектрисања које носе цели електрони, тако да су атоми генерално неутрални према спољашњем свету.
Што се масе атома тиче, језгро концентрише већину масе атома, а маса коју заузимају сви електрони је веома мала. У атомској структури, језгро заузима само мали простор. Електрони ротирају око језгра, а електрони имају много већи простор за активност.
Атоми имају „унутрашњу енергију“, која се састоји из два дела: један је да електрони имају брзину орбите и одређену кинетичку енергију; други је да постоји растојање између негативно наелектрисаних електрона и позитивно наелектрисаног језгра, и постоји одређена количина потенцијалне енергије. Збир кинетичке енергије и потенцијалне енергије свих електрона је енергија целог атома, која се назива унутрашња енергија атома.
Сви електрони ротирају око језгра; понекад ближе језгру, енергија ових електрона је мања; понекад даље од језгра, енергија ових електрона је већа; према вероватноћи појављивања, људи деле електронски слој на различите „енергетске нивое“; На одређеном „енергетском нивоу“, може постојати више електрона који често круже, и сваки електрон нема фиксну орбиту, али сви ови електрони имају исти ниво енергије; „Нивои енергије“ су изоловани један од другог. Да, изоловани су према енергетским нивоима. Концепт „енергетског нивоа“ не само да дели електроне на нивое у складу са енергијом, већ такође дели орбитални простор електрона на више нивоа. Укратко, атом може имати више нивоа енергије, а различити енергетски нивои одговарају различитим енергијама; неки електрони круже на „ниском енергетском нивоу“, а неки електрони на „високом енергетском нивоу“.
Данас су у уџбеницима физике за средњу школу јасно означене структурне карактеристике одређених атома, правила дистрибуције електрона у сваком слоју електрона и број електрона на различитим енергетским нивоима.
У атомском систему, електрони се у основи крећу у слојевима, са неким атомима на високим енергетским нивоима, а некима на ниским енергетским нивоима; јер су атоми увек под утицајем спољашње средине (температуре, електрицитета, магнетизма), електрони високог енергетског нивоа су нестабилни и спонтано ће прећи на ниски енергетски ниво, његов ефекат се може апсорбовати, или може произвести посебне ефекте ексцитације и изазвати “ спонтана емисија”. Дакле, у атомском систему, када електрони високог енергетског нивоа пређу на нивое ниске енергије, постојаће две манифестације: „спонтана емисија“ и „стимулисана емисија“.
Спонтано зрачење, електрони у високоенергетским стањима су нестабилни и под утицајем спољашње средине (температуре, електрицитета, магнетизма) спонтано мигрирају у нискоенергетска стања, а вишак енергије се емитује у облику фотона. Карактеристика ове врсте зрачења је да се транзиција сваког електрона врши независно и да је случајна. Стања фотона спонтане емисије различитих електрона су различита. Спонтана емисија светлости је у „некохерентном“ стању и има расуте правце. Међутим, спонтано зрачење има карактеристике самих атома, а спектри спонтаног зрачења различитих атома су различити. Говорећи о томе, подсећа људе на основно знање из физике: „Сваки објекат има способност да зрачи топлоту, а објекат има способност да непрекидно апсорбује и емитује електромагнетне таласе. Електромагнетни таласи које зрачи топлота имају одређену расподелу спектра. Овај спектар Дистрибуција је повезана са својствима самог објекта и његове температуре.” Дакле, разлог постојања топлотног зрачења је спонтана емисија атома.
У стимулисаној емисији, електрони високог енергетског нивоа прелазе на нискоенергетски ниво под „стимулацијом“ или „индукцијом“ „фотона погодних за услове“ и зраче фотон исте фреквенције као упадни фотон. Највећа карактеристика стимулисаног зрачења је да фотони генерисани стимулисаним зрачењем имају потпуно исто стање као упадни фотони који стварају стимулисано зрачење. Они су у „кохерентном“ стању. Имају исту фреквенцију и исти правац и потпуно је немогуће разликовати то двоје. разлике међу онима. На овај начин, један фотон постаје два идентична фотона кроз једну стимулисану емисију. То значи да је светлост појачана, или "појачана".
Сада да поново анализирамо, који су услови потребни да би се добило све чешће стимулисано зрачење?
У нормалним околностима, број електрона на високим енергетским нивоима је увек мањи од броја електрона на ниским нивоима енергије. Ако желите да атоми производе стимулисано зрачење, желите да повећате број електрона на високим енергетским нивоима, тако да вам је потребан „извор пумпе“, чија је сврха да стимулише више. , тако да ће број електрона високог енергетског нивоа бити већи од броја електрона нискоенергетског нивоа и доћи ће до „окретања броја честица“. Превише електрона високог енергетског нивоа може остати само врло кратко време. Време ће скочити на нижи енергетски ниво, па ће се повећати могућност стимулисане емисије зрачења.
Наравно, „извор пумпе“ је подешен за различите атоме. То чини да електрони „резонирају“ и омогућавају да више електрона нискоенергетског нивоа скочи на нивое високе енергије. Читаоци могу у основи да разумеју, шта је ласер? Како се производи ласер? Ласер је „светлосно зрачење“ које се „побуђује“ атомима објекта под дејством специфичног „извора пумпе“. Ово је ласер.
Време поста: 27.05.2024
