1. Princip for lasergenerering
Atomstrukturen er som et lille solsystem, med atomkernen i midten. Elektronerne roterer konstant rundt om atomkernen, og atomkernen roterer også konstant.
Kernen er sammensat af protoner og neutroner. Protoner er positivt ladede og neutroner er uladede. Antallet af positive ladninger båret af hele kernen er lig med antallet af negative ladninger båret af hele elektronerne, så generelt er atomer neutrale over for omverdenen.
Hvad angår et atoms masse, koncentrerer kernen det meste af atomets masse, og den masse, der optages af alle elektroner, er meget lille. I atomstrukturen optager kernen kun et lille rum. Elektronerne roterer rundt om kernen, og elektronerne har et meget større aktivitetsrum.
Atomer har "indre energi", som består af to dele: den ene er, at elektronerne har en kredsløbshastighed og en vis kinetisk energi; den anden er, at der er en afstand mellem de negativt ladede elektroner og den positivt ladede kerne, og der er en vis mængde potentiel energi. Summen af den kinetiske energi og potentielle energi af alle elektroner er energien af hele atomet, som kaldes atomets indre energi.
Alle elektroner roterer rundt om kernen; nogle gange tættere på kernen er energien af disse elektroner mindre; nogle gange længere væk fra kernen er energien af disse elektroner større; i henhold til sandsynligheden for forekomst opdeler folk elektronlaget i forskellige "Energiniveauer"; På et vist "energiniveau" kan der være flere elektroner, der ofte kredser, og hver elektron har ikke en fast bane, men disse elektroner har alle det samme energiniveau; "Energiniveauer" er isoleret fra hinanden. Ja, de er isoleret i henhold til energiniveauer. Begrebet "energiniveau" opdeler ikke kun elektroner i niveauer efter energi, men deler også elektronernes kredsløbsrum i flere niveauer. Kort sagt kan et atom have flere energiniveauer, og forskellige energiniveauer svarer til forskellige energier; nogle elektroner kredser på et "lavt energiniveau", og nogle elektroner kredser på et "højt energiniveau".
I dag har fysikbøger i mellemskolen klart markeret de strukturelle karakteristika af visse atomer, reglerne for elektronfordeling i hvert elektronlag og antallet af elektroner på forskellige energiniveauer.
I et atomsystem bevæger elektroner sig grundlæggende i lag, med nogle atomer på høje energiniveauer og nogle på lave energiniveauer; fordi atomer altid påvirkes af det ydre miljø (temperatur, elektricitet, magnetisme), elektroner på højt energiniveau er ustabile og vil spontant gå over til et lavt energiniveau, dets virkning kan blive absorberet, eller det kan producere specielle excitationseffekter og forårsage " spontan emission”. Derfor vil der i atomsystemet, når højenerginiveauelektroner overgår til lavenerginiveauer, være to manifestationer: "spontan emission" og "stimuleret emission".
Spontan stråling, elektroner i højenergitilstande er ustabile og påvirket af det ydre miljø (temperatur, elektricitet, magnetisme) migrerer spontant til lavenergitilstande, og overskydende energi udstråles i form af fotoner. Det karakteristiske ved denne form for stråling er, at overgangen af hver elektron udføres uafhængigt og er tilfældig. Fotontilstandene for spontan emission af forskellige elektroner er forskellige. Den spontane udsendelse af lys er i en "usammenhængende" tilstand og har spredte retninger. Imidlertid har spontan stråling karakteristika for atomerne selv, og spektrene for spontan stråling fra forskellige atomer er forskellige. Når vi taler om dette, minder det folk om en grundlæggende viden inden for fysik, "Enhver genstand har evnen til at udstråle varme, og objektet har evnen til kontinuerligt at absorbere og udsende elektromagnetiske bølger. De elektromagnetiske bølger, der udstråles af varme, har en vis spektrumfordeling. Dette spektrum Fordelingen er relateret til egenskaberne af selve objektet og dets temperatur." Derfor er årsagen til eksistensen af termisk stråling den spontane emission af atomer.
Ved stimuleret emission overgår elektroner med højt energiniveau til et lavt energiniveau under "stimulering" eller "induktion" af "fotoner, der er egnede til forholdene" og udstråler en foton med samme frekvens som den indfaldende foton. Det største træk ved stimuleret stråling er, at de fotoner, der genereres af stimuleret stråling, har nøjagtig samme tilstand som de indfaldende fotoner, der genererer stimuleret stråling. De er i en "sammenhængende" tilstand. De har samme frekvens og samme retning, og det er fuldstændig umuligt at skelne de to. forskelle mellem disse. På denne måde bliver én foton til to identiske fotoner gennem én stimuleret emission. Det betyder, at lyset forstærkes, eller "forstærkes".
Lad os nu analysere igen, hvilke betingelser er nødvendige for at opnå mere og hyppigere stimuleret stråling?
Under normale omstændigheder er antallet af elektroner i høje energiniveauer altid mindre end antallet af elektroner i lave energiniveauer. Hvis du vil have atomer til at producere stimuleret stråling, vil du øge antallet af elektroner i høje energiniveauer, så du har brug for en "pumpekilde", hvis formål er at stimulere flere. For mange lavenerginiveauelektroner hopper til højenerginiveauer , så antallet af højenerginiveauelektroner vil være mere end antallet af lavenerginiveauelektroner, og en "partikelantalvending" vil forekomme. For mange højenerginiveauelektroner kan kun blive i meget kort tid. Tiden vil springe til et lavere energiniveau, så muligheden for stimuleret emission af stråling vil stige.
Selvfølgelig er "pumpekilden" indstillet til forskellige atomer. Det får elektronerne til at "resonere" og tillader flere elektroner med lavt energiniveau at hoppe til høje energiniveauer. Læsere kan grundlæggende forstå, hvad laser er? Hvordan fremstilles laser? Laser er "lysstråling", der "exciteres" af et objekts atomer under påvirkning af en specifik "pumpekilde". Dette er laser.
Indlægstid: 27. maj 2024
