1. Principen för lasergenerering
Atomstrukturen är som ett litet solsystem, med atomkärnan i mitten. Elektronerna roterar ständigt runt atomkärnan, och atomkärnan roterar också ständigt.
Kärnan är sammansatt av protoner och neutroner. Protoner är positivt laddade och neutroner är oladdade. Antalet positiva laddningar som bärs av hela kärnan är lika med antalet negativa laddningar som bärs av hela elektronerna, så i allmänhet är atomer neutrala mot omvärlden.
När det gäller massan av en atom, koncentrerar kärnan det mesta av atomens massa, och massan som upptas av alla elektroner är mycket liten. I atomstrukturen upptar kärnan bara ett litet utrymme. Elektronerna roterar runt kärnan, och elektronerna har ett mycket större utrymme för aktivitet.
Atomer har "inre energi", som består av två delar: den ena är att elektronerna har en omloppshastighet och en viss kinetisk energi; den andra är att det finns ett avstånd mellan de negativt laddade elektronerna och den positivt laddade kärnan, och det finns en viss mängd potentiell energi. Summan av den kinetiska energin och potentiella energin för alla elektroner är energin för hela atomen, vilket kallas atomens inre energi.
Alla elektroner roterar runt kärnan; ibland närmare kärnan är energin hos dessa elektroner mindre; ibland längre bort från kärnan är energin hos dessa elektroner större; beroende på sannolikheten för förekomst delar människor upp elektronlagret i olika "Energinivåer"; På en viss "energinivå" kan det finnas flera elektroner som kretsar ofta, och varje elektron har inte en fast bana, men alla dessa elektroner har samma energinivå; "Energinivåer" är isolerade från varandra. Ja, de är isolerade efter energinivåer. Begreppet "energinivå" delar inte bara in elektroner i nivåer enligt energi, utan delar också upp elektronernas kretslopp i flera nivåer. Kort sagt, en atom kan ha flera energinivåer, och olika energinivåer motsvarar olika energier; vissa elektroner kretsar på en "låg energinivå" och några elektroner kretsar på en "hög energinivå".
Nuförtiden har fysikböcker på mellanstadiet tydligt markerat de strukturella egenskaperna hos vissa atomer, reglerna för elektronfördelning i varje elektronlager och antalet elektroner på olika energinivåer.
I ett atomsystem rör sig elektroner i princip i lager, med vissa atomer på höga energinivåer och några på låga energinivåer; eftersom atomer alltid påverkas av den yttre miljön (temperatur, elektricitet, magnetism), är högenerginivåelektroner instabila och kommer spontant att övergå till en låg energinivå, dess effekt kan absorberas, eller det kan ge speciella excitationseffekter och orsaka " spontan emission”. Därför, i atomsystemet, när högenerginivåelektroner övergår till lågenerginivåer, kommer det att finnas två manifestationer: "spontan emission" och "stimulerad emission".
Spontan strålning, elektroner i högenergitillstånd är instabila och, påverkade av den yttre miljön (temperatur, elektricitet, magnetism), migrerar spontant till lågenergitillstånd och överskottsenergi utstrålas i form av fotoner. Kännetecknande för denna typ av strålning är att övergången för varje elektron utförs oberoende och är slumpmässig. Fotontillstånden för spontan emission av olika elektroner är olika. Den spontana emissionen av ljus är i ett "osammanhängande" tillstånd och har spridda riktningar. Emellertid har spontan strålning egenskaperna hos själva atomerna, och spektra för spontan strålning från olika atomer är olika. På tal om detta påminner det människor om en grundläggande kunskap inom fysik, "Varje föremål som helst har förmågan att utstråla värme, och föremålet har förmågan att kontinuerligt absorbera och avge elektromagnetiska vågor. De elektromagnetiska vågorna som utstrålas av värme har en viss spektrumfördelning. Detta spektrum Fördelningen är relaterad till objektets egenskaper och dess temperatur." Därför är orsaken till existensen av termisk strålning den spontana emissionen av atomer.
Vid stimulerad emission övergår elektroner med hög energinivå till en lågenerginivå under "stimulering" eller "induktion" av "fotoner lämpliga för förhållandena" och utstrålar en foton med samma frekvens som den infallande fotonen. Den största egenskapen hos stimulerad strålning är att de fotoner som genereras av stimulerad strålning har exakt samma tillstånd som de infallande fotoner som genererar stimulerad strålning. De är i ett "sammanhängande" tillstånd. De har samma frekvens och samma riktning, och det är helt omöjligt att skilja de två åt. skillnader mellan dessa. På så sätt blir en foton två identiska fotoner genom en stimulerad emission. Det betyder att ljuset intensifieras, eller "förstärks".
Låt oss nu analysera igen, vilka förhållanden behövs för att få mer och mer frekvent stimulerad strålning?
Under normala omständigheter är antalet elektroner i höga energinivåer alltid mindre än antalet elektroner i låga energinivåer. Om du vill att atomer ska producera stimulerad strålning vill du öka antalet elektroner i höga energinivåer, så du behöver en "pumpkälla", vars syfte är att stimulera fler. För många lågenerginivåelektroner hoppar till höga energinivåer , så antalet högenerginivåelektroner kommer att vara fler än antalet lågenerginivåelektroner, och en "partikelnummeromkastning" kommer att inträffa. För många högenerginivåelektroner kan bara stanna under en mycket kort tid. Tiden kommer att hoppa till en lägre energinivå, så möjligheten för stimulerad strålningsemission ökar.
Naturligtvis är "pumpkällan" inställd för olika atomer. Det gör att elektronerna "resonerar" och låter fler elektroner med låg energinivå hoppa till höga energinivåer. Läsare kan i princip förstå, vad är laser? Hur produceras laser? Laser är "ljusstrålning" som "exciteras" av atomerna i ett föremål under inverkan av en specifik "pumpkälla". Det här är laser.
Posttid: 27 maj 2024
