1. A lézergenerálás elve
Az atomszerkezet olyan, mint egy kis naprendszer, középen az atommaggal. Az elektronok folyamatosan forognak az atommag körül, és az atommag is folyamatosan forog.
Az atommag protonokból és neutronokból áll. A protonok pozitív töltésűek, a neutronok pedig töltetlenek. A teljes atommag által hordozott pozitív töltések száma megegyezik a teljes elektronok által hordozott negatív töltések számával, tehát az atomok általában semlegesek a külvilággal szemben.
Ami az atom tömegét illeti, az atommag az atom tömegének nagy részét koncentrálja, és az összes elektron által elfoglalt tömeg nagyon kicsi. Az atomszerkezetben az atommag csak kis helyet foglal el. Az elektronok az atommag körül forognak, és az elektronoknak sokkal nagyobb mozgástere van.
Az atomoknak „belső energiájuk” van, ami két részből áll: az egyik az, hogy az elektronok keringési sebességgel és bizonyos mozgási energiával rendelkeznek; a másik, hogy a negatív töltésű elektronok és a pozitív töltésű atommag között távolság van, és van egy bizonyos mennyiségű potenciális energia. Az összes elektron mozgási energiájának és potenciális energiájának összege az egész atom energiája, amelyet az atom belső energiájának nevezünk.
Minden elektron forog az atommag körül; néha közelebb van az atommaghoz, ezeknek az elektronoknak az energiája kisebb; néha távolabb az atommagtól ezeknek az elektronoknak az energiája nagyobb; az előfordulási valószínűség szerint az emberek az elektronréteget különböző „Energiaszintekre” osztják; Egy bizonyos „Energiaszinten” több elektron keringhet gyakran, és mindegyik elektronnak nincs rögzített pályája, de ezeknek az elektronoknak ugyanaz az energiaszintje; Az „energiaszintek” el vannak szigetelve egymástól. Igen, energiaszintek szerint vannak elszigetelve. Az „energiaszint” fogalma nemcsak az elektronokat energia szerint szintekre osztja, hanem az elektronok keringési terét is több szintre osztja. Röviden, egy atomnak több energiaszintje lehet, és a különböző energiaszintek különböző energiáknak felelnek meg; egyes elektronok „alacsony energiaszinten”, egyes elektronok „magas energiaszinten” keringenek.
Napjainkban a középiskolai fizikakönyvek egyértelműen megjelölték egyes atomok szerkezeti jellemzőit, az egyes elektronrétegekben az elektroneloszlás szabályait, illetve a különböző energiaszintű elektronok számát.
Egy atomi rendszerben az elektronok alapvetően rétegekben mozognak, egyes atomok magas energiaszinten, mások alacsony energiaszinten; mert az atomokra mindig hatással van a külső környezet (hőmérséklet, elektromosság, mágnesesség), a nagy energiaszintű elektronok instabilak, és spontán átmennek alacsony energiaszintre, hatása elnyelődhet, vagy speciális gerjesztő hatásokat válthat ki, és okozhat „ spontán emisszió”. Ezért az atomi rendszerben, amikor a nagy energiaszintű elektronok alacsony energiájú szintekre lépnek át, két megnyilvánulása lesz: „spontán emisszió” és „stimulált emisszió”.
A spontán sugárzás, a nagy energiájú állapotú elektronok instabilak, és a külső környezet (hőmérséklet, elektromosság, mágnesesség) hatására spontán módon kisenergiájú állapotokba vándorolnak, a felesleges energia pedig fotonok formájában sugárzik ki. Az ilyen sugárzás jellemzője, hogy az egyes elektronok átmenete egymástól függetlenül és véletlenszerűen történik. A különböző elektronok spontán emissziójának fotonállapotai eltérőek. A spontán fénykibocsátás „inkoherens” állapotban van, és szórt irányai vannak. A spontán sugárzás azonban maguknak az atomoknak a jellemzőivel rendelkezik, és a különböző atomok spontán sugárzási spektrumai eltérőek. Erről szólva egy alapvető fizikai tudásra emlékezteti az embereket: „Bármilyen tárgy képes hőt sugározni, és a tárgy képes folyamatosan elnyelni és kibocsátani elektromágneses hullámokat. A hő által kisugárzott elektromágneses hullámok spektruma bizonyos eloszlású. Ez a spektrum Az eloszlás magának az objektumnak a tulajdonságaitól és hőmérsékletétől függ.” Ezért a hősugárzás létének oka az atomok spontán kibocsátása.
A stimulált emisszió során a nagy energiájú elektronok a „feltételeknek megfelelő fotonok” „stimulációja” vagy „indukciója” hatására alacsony energiájú szintre mennek át, és a beeső fotonnal azonos frekvenciájú fotont sugároznak ki. A stimulált sugárzás legnagyobb jellemzője, hogy a stimulált sugárzás által generált fotonok állapota pontosan megegyezik a stimulált sugárzást generáló beeső fotonokkal. „Koherens” állapotban vannak. Ugyanolyan frekvenciájuk és irányuk van, és a kettőt teljesen lehetetlen megkülönböztetni. különbségek ezek között. Ily módon egy fotonból egy stimulált emisszió révén két egyforma foton lesz. Ez azt jelenti, hogy a fény erősödik, vagy „erősített”.
Most elemezzük újra, milyen feltételek szükségesek ahhoz, hogy egyre gyakoribb stimulált sugárzást kapjunk?
Normál körülmények között a magas energiaszintű elektronok száma mindig kevesebb, mint az alacsony energiaszintű elektronok száma. Ha azt szeretnéd, hogy az atomok stimulált sugárzást állítsanak elő, akkor növelni szeretnéd az elektronok számát a magas energiaszinteken, ezért szükséged van egy „pumpaforrásra”, amelynek az a célja, hogy többet stimuláljon. Túl sok alacsony energiaszintű elektron ugrik magas energiájú szintre. , így a nagy energiájú elektronok száma több lesz, mint az alacsony energiaszintű elektronok száma, és „részecskeszám-megfordulás” következik be. Túl sok nagy energiájú elektron csak nagyon rövid ideig maradhat meg. Az idő alacsonyabb energiaszintre ugrik, így megnő a stimulált sugárzás kibocsátásának lehetősége.
Természetesen a „szivattyúforrás” különböző atomokhoz van beállítva. Ez az elektronokat „rezonálja”, és lehetővé teszi több alacsony energiaszintű elektron számára, hogy magas energiájú szintre ugorjon. Az olvasók alapvetően megértik, mi az a lézer? Hogyan készül a lézer? A lézer egy „fénysugárzás”, amelyet egy tárgy atomjai „gerjesztenek” egy adott „szivattyúforrás” hatására. Ez a lézer.
Feladás időpontja: 2024. május 27
