1. Prinsipp for lasergenerering
Atomstrukturen er som et lite solsystem, med atomkjernen i midten. Elektronene roterer hele tiden rundt atomkjernen, og atomkjernen roterer også konstant.
Kjernen er sammensatt av protoner og nøytroner. Protoner er positivt ladet og nøytroner er uladet. Antall positive ladninger som bæres av hele kjernen er lik antallet negative ladninger som bæres av hele elektronene, så generelt er atomer nøytrale for omverdenen.
Når det gjelder massen til et atom, konsentrerer kjernen det meste av massen til atomet, og massen som er okkupert av alle elektroner er veldig liten. I atomstrukturen opptar kjernen bare en liten plass. Elektronene roterer rundt kjernen, og elektronene har mye større plass for aktivitet.
Atomer har "indre energi", som består av to deler: den ene er at elektronene har en banehastighet og en viss kinetisk energi; den andre er at det er en avstand mellom de negativt ladede elektronene og den positivt ladede kjernen, og det er en viss mengde potensiell energi. Summen av den kinetiske energien og potensielle energien til alle elektroner er energien til hele atomet, som kalles atomets indre energi.
Alle elektroner roterer rundt kjernen; noen ganger nærmere kjernen er energien til disse elektronene mindre; noen ganger lenger unna kjernen er energien til disse elektronene større; i henhold til sannsynligheten for forekomst deler folk elektronlaget i forskjellige "Energinivåer"; På et visst "energinivå" kan det være flere elektroner som kretser ofte, og hvert elektron har ikke en fast bane, men disse elektronene har alle samme energinivå; "Energinivåer" er isolert fra hverandre. Ja, de er isolert i henhold til energinivåer. Konseptet "energinivå" deler ikke bare elektroner inn i nivåer i henhold til energi, men deler også elektronenes kretsløp i flere nivåer. Kort fortalt kan et atom ha flere energinivåer, og ulike energinivåer tilsvarer ulike energier; noen elektroner går i bane på et "lavt energinivå" og noen elektroner går i bane på et "høyt energinivå".
I dag har fysikkbøker på ungdomsskolen tydelig markert de strukturelle egenskapene til visse atomer, reglene for elektronfordeling i hvert elektronlag og antall elektroner på forskjellige energinivåer.
I et atomsystem beveger elektroner seg i bunn og grunn i lag, med noen atomer på høye energinivåer og noen på lave energinivåer; fordi atomer alltid påvirkes av det ytre miljøet (temperatur, elektrisitet, magnetisme), elektroner på høyt energinivå er ustabile og vil spontant gå over til et lavt energinivå, effekten kan absorberes, eller det kan gi spesielle eksitasjonseffekter og forårsake " spontan emisjon”. Derfor, i atomsystemet, når elektroner på høyt energinivå går over til lavenerginivåer, vil det være to manifestasjoner: "spontan emisjon" og "stimulert emisjon".
Spontan stråling, elektroner i høyenergitilstander er ustabile og, påvirket av det ytre miljøet (temperatur, elektrisitet, magnetisme), migrerer spontant til lavenergitilstander, og overskuddsenergi utstråles i form av fotoner. Karakteristisk for denne typen stråling er at overgangen til hvert elektron utføres uavhengig og er tilfeldig. Fotontilstandene for spontan emisjon av forskjellige elektroner er forskjellige. Den spontane emisjonen av lys er i en "usammenhengende" tilstand og har spredte retninger. Imidlertid har spontan stråling egenskapene til atomene selv, og spektrene for spontan stråling fra forskjellige atomer er forskjellige. Når vi snakker om dette, minner det folk om en grunnleggende kunnskap i fysikk, "Enhver gjenstand har evnen til å utstråle varme, og gjenstanden har evnen til kontinuerlig å absorbere og sende ut elektromagnetiske bølger. De elektromagnetiske bølgene som utstråles av varme har en viss spektrumfordeling. Dette spekteret Fordelingen er relatert til egenskapene til selve objektet og dets temperatur." Derfor er årsaken til eksistensen av termisk stråling spontan utslipp av atomer.
Ved stimulert emisjon går elektroner med høyt energinivå over til et lavenerginivå under "stimulering" eller "induksjon" av "fotoner egnet for forholdene" og utstråler et foton med samme frekvens som det innfallende fotonet. Det største trekk ved stimulert stråling er at fotonene som genereres av stimulert stråling har nøyaktig samme tilstand som de innfallende fotonene som genererer stimulert stråling. De er i en "sammenhengende" tilstand. De har samme frekvens og samme retning, og det er helt umulig å skille de to. forskjeller mellom disse. På denne måten blir ett foton til to identiske fotoner gjennom en stimulert emisjon. Dette betyr at lyset forsterkes, eller «forsterkes».
La oss nå analysere igjen, hvilke forhold er nødvendige for å oppnå mer og hyppigere stimulert stråling?
Under normale omstendigheter er antallet elektroner i høye energinivåer alltid mindre enn antallet elektroner i lave energinivåer. Hvis du vil at atomer skal produsere stimulert stråling, vil du øke antallet elektroner i høye energinivåer, så du trenger en "pumpekilde", hvis formål er å stimulere flere. For mange lavenerginivåelektroner hopper til høye energinivåer , så antallet elektroner på høyt energinivå vil være mer enn antallet elektroner på lavt energinivå, og en "reversering av partikkelantall" vil oppstå. For mange elektroner på høyt energinivå kan bare bli værende i svært kort tid. Tiden vil hoppe til et lavere energinivå, så muligheten for stimulert stråling vil øke.
Selvfølgelig er "pumpekilden" satt for forskjellige atomer. Det får elektronene til å "resonere" og lar flere elektroner med lavt energinivå hoppe til høye energinivåer. Lesere kan i utgangspunktet forstå, hva er laser? Hvordan produseres laser? Laser er "lysstråling" som "eksiteres" av atomene til et objekt under påvirkning av en spesifikk "pumpekilde". Dette er laser.
Innleggstid: 27. mai 2024
