1. Lazerio generavimo principas
Atominė struktūra yra kaip maža saulės sistema, kurios viduryje yra atomo branduolys. Elektronai nuolat sukasi aplink atomo branduolį, o atomo branduolys taip pat nuolat sukasi.
Branduolys sudarytas iš protonų ir neutronų. Protonai yra teigiamai įkrauti, o neutronai yra neįkrauti. Viso branduolio nešamų teigiamų krūvių skaičius yra lygus visų elektronų nešamų neigiamų krūvių skaičiui, todėl paprastai atomai yra neutralūs išoriniam pasauliui.
Kalbant apie atomo masę, branduolys koncentruoja didžiąją atomo masės dalį, o visų elektronų masė yra labai maža. Atominėje struktūroje branduolys užima tik nedidelę erdvę. Elektronai sukasi aplink branduolį, o elektronai turi daug didesnę veiklos erdvę.
Atomai turi „vidinę energiją“, kurią sudaro dvi dalys: viena yra ta, kad elektronai turi orbitos greitį ir tam tikrą kinetinę energiją; kitas yra tas, kad tarp neigiamai įkrautų elektronų ir teigiamai įkrauto branduolio yra atstumas ir yra tam tikras potencialios energijos kiekis. Visų elektronų kinetinės energijos ir potencinės energijos suma yra viso atomo energija, kuri vadinama vidine atomo energija.
Visi elektronai sukasi aplink branduolį; kartais arčiau branduolio šių elektronų energija mažesnė; kartais toliau nuo branduolio šių elektronų energija didesnė; pagal atsiradimo tikimybę žmonės skirsto elektronų sluoksnį į skirtingus „Energijos lygius“; Tam tikrame „energijos lygyje“ gali dažnai skrieti keli elektronai, ir kiekvienas elektronas neturi fiksuotos orbitos, tačiau visi šie elektronai turi tą patį energijos lygį; „Energijos lygiai“ yra atskirti vienas nuo kito. Taip, jie yra izoliuoti pagal energijos lygį. „Energijos lygio“ sąvoka ne tik skirsto elektronus į lygius pagal energiją, bet ir padalija elektronų orbitinę erdvę į kelis lygius. Trumpai tariant, atomas gali turėti kelis energijos lygius, o skirtingi energijos lygiai atitinka skirtingas energijas; kai kurie elektronai skrieja „mažu energijos lygiu“, o kai kurie elektronai skrieja „aukštame energijos lygyje“.
Šiais laikais vidurinės mokyklos fizikos knygose aiškiai pažymėtos tam tikrų atomų struktūrinės charakteristikos, elektronų pasiskirstymo kiekviename elektronų sluoksnyje taisyklės ir elektronų skaičius skirtinguose energijos lygiuose.
Atominėje sistemoje elektronai iš esmės juda sluoksniais, kai kurie atomai yra aukšto energijos lygio, o kiti - žemo energijos lygio; kadangi atomus visada veikia išorinė aplinka (temperatūra, elektra, magnetizmas), didelio energijos lygio elektronai yra nestabilūs ir savaime pereina į žemą energijos lygį, jo poveikis gali būti absorbuojamas arba gali sukelti ypatingus sužadinimo efektus ir sukelti “ spontaniška emisija“. Todėl atominėje sistemoje, kai didelio energijos lygio elektronai pereina į žemos energijos lygius, bus dvi apraiškos: „spontaniška emisija“ ir „stimuliuota emisija“.
Savaiminė spinduliuotė, elektronai didelės energijos būsenose yra nestabilūs ir veikiami išorinės aplinkos (temperatūros, elektros, magnetizmo), spontaniškai migruoja į mažos energijos būsenas, o energijos perteklius išspinduliuojamas fotonų pavidalu. Šios rūšies spinduliuotės savybė yra ta, kad kiekvieno elektrono perėjimas vyksta nepriklausomai ir yra atsitiktinis. Skirtingų elektronų spontaninės emisijos fotonų būsenos yra skirtingos. Spontaniškas šviesos sklidimas yra „nenuoseklios“ būsenos ir turi išsklaidytas kryptis. Tačiau spontaniška spinduliuotė turi pačių atomų charakteristikas, o skirtingų atomų savaiminio spinduliavimo spektrai yra skirtingi. Kalbėdamas apie tai, jis primena žmonėms pagrindines fizikos žinias: „Bet koks objektas turi galimybę spinduliuoti šilumą, o objektas turi galimybę nuolat sugerti ir skleisti elektromagnetines bangas. Šilumos skleidžiamos elektromagnetinės bangos turi tam tikrą spektro pasiskirstymą. Šis spektras Pasiskirstymas yra susijęs su paties objekto savybėmis ir jo temperatūra. Todėl šiluminės spinduliuotės egzistavimo priežastis yra spontaniška atomų emisija.
Esant stimuliuojamai emisijai, didelio energijos lygio elektronai pereina į žemos energijos lygį, esant „sąlygoms tinkamų fotonų“ „stimuliacijai“ arba „indukcijai“, ir išspinduliuoja tokio pat dažnio fotoną kaip krintantis fotonas. Didžiausias stimuliuojamos spinduliuotės bruožas yra tas, kad stimuliuojamos spinduliuotės sukuriami fotonai turi lygiai tokią pačią būseną kaip ir krintantys fotonai, generuojantys stimuliuojamą spinduliuotę. Jie yra „nuoseklioje“ būsenoje. Jie turi tą patį dažnį ir tą pačią kryptį, ir visiškai neįmanoma atskirti šių dviejų. skirtumai tarp tų. Tokiu būdu vienas fotonas per vieną stimuliuojamą emisiją tampa dviem vienodais fotonais. Tai reiškia, kad šviesa sustiprėja arba „pastiprinta“.
Dabar dar kartą paanalizuokime, kokių sąlygų reikia norint gauti vis dažniau stimuliuojamą spinduliuotę?
Įprastomis aplinkybėmis elektronų skaičius aukštuose energijos lygiuose visada yra mažesnis nei elektronų skaičius žemuose energijos lygiuose. Jei norite, kad atomai gamintų stimuliuojamą spinduliuotę, jūs norite padidinti elektronų skaičių esant dideliam energijos lygiui, todėl jums reikia „siurblio šaltinio“, kurio tikslas yra daugiau stimuliuoti. Per daug mažo energijos lygio elektronų peršoka į aukštą energijos lygį. , todėl didelio energijos lygio elektronų skaičius bus didesnis nei žemo energijos lygio elektronų skaičius, ir įvyks „dalelių skaičiaus pasikeitimas“. Per daug didelio energijos lygio elektronų gali likti tik labai trumpą laiką. Laikas šoktels į žemesnį energijos lygį, todėl padidės stimuliuojamos radiacijos emisijos galimybė.
Žinoma, "siurblio šaltinis" yra nustatytas skirtingiems atomams. Tai priverčia elektronus „rezonuoti“ ir leidžia daugiau žemos energijos lygio elektronų pereiti į aukšto lygio energiją. Skaitytojai iš esmės gali suprasti, kas yra lazeris? Kaip gaminamas lazeris? Lazeris yra „šviesos spinduliuotė“, kurią „sužadina“ objekto atomai, veikiant tam tikram „siurblio šaltiniui“. Tai lazeris.
Paskelbimo laikas: 2024-05-27
