1. Beginsel van lasergenerering
Die atoomstruktuur is soos 'n klein sonnestelsel, met die atoomkern in die middel. Die elektrone roteer voortdurend om die atoomkern, en die atoomkern roteer ook voortdurend.
Die kern bestaan uit protone en neutrone. Protone is positief gelaai en neutrone is ongelaai. Die aantal positiewe ladings wat deur die hele kern gedra word, is gelyk aan die aantal negatiewe ladings wat deur die hele elektrone gedra word, dus is atome oor die algemeen neutraal teenoor die buitewêreld.
Wat die massa van 'n atoom betref, konsentreer die kern die meeste van die massa van die atoom, en die massa wat deur al die elektrone beset word, is baie klein. In die atoomstruktuur neem die kern slegs 'n klein spasie op. Die elektrone roteer om die kern, en die elektrone het 'n baie groter ruimte vir aktiwiteit.
Atome het "interne energie", wat uit twee dele bestaan: een is dat die elektrone 'n wentelspoed en 'n sekere kinetiese energie het; die ander is dat daar 'n afstand tussen die negatief gelaaide elektrone en die positief gelaaide kern is, en daar is 'n sekere hoeveelheid potensiële energie. Die som van die kinetiese energie en potensiële energie van alle elektrone is die energie van die hele atoom, wat die interne energie van die atoom genoem word.
Alle elektrone roteer om die kern; soms nader aan die kern, is die energie van hierdie elektrone kleiner; soms verder weg van die kern, is die energie van hierdie elektrone groter; volgens die waarskynlikheid van voorkoms verdeel mense die elektronlaag in verskillende "Energievlak"; Op 'n sekere "Energievlak" kan daar verskeie elektrone wees wat gereeld wentel, en elke elektron het nie 'n vaste wentelbaan nie, maar hierdie elektrone het almal dieselfde vlak van energie; "Energievlakke" is van mekaar geïsoleer. Ja, hulle is geïsoleer volgens energievlakke. Die konsep van "energievlak" verdeel nie net elektrone in vlakke volgens energie nie, maar verdeel ook die wentelruimte van elektrone in verskeie vlakke. Kortliks, 'n atoom kan verskeie energievlakke hê, en verskillende energievlakke stem ooreen met verskillende energieë; sommige elektrone wentel op 'n "lae energievlak" en sommige elektrone wentel op 'n "hoë energievlak".
Deesdae het middelbare skoolfisikaboeke die strukturele eienskappe van sekere atome, die reëls van elektronverspreiding in elke elektronlaag en die aantal elektrone op verskillende energievlakke duidelik gemerk.
In 'n atoomstelsel beweeg elektrone basies in lae, met sommige atome op hoë energievlakke en sommige op lae energievlakke; omdat atome altyd deur die eksterne omgewing (temperatuur, elektrisiteit, magnetisme) beïnvloed word, is hoë-energievlak-elektrone onstabiel en sal hulle spontaan na 'n lae energievlak oorgaan, die effek daarvan kan geabsorbeer word, of dit kan spesiale opwekkingseffekte produseer en "spontane emissie" veroorsaak. Daarom, in die atoomstelsel, wanneer hoë-energievlak-elektrone na lae energievlakke oorgaan, sal daar twee manifestasies wees: "spontane emissie" en "gestimuleerde emissie".
Spontane straling, elektrone in hoë-energie toestande is onstabiel en, beïnvloed deur die eksterne omgewing (temperatuur, elektrisiteit, magnetisme), migreer spontaan na lae-energie toestande, en oortollige energie word uitgestraal in die vorm van fotone. Die kenmerk van hierdie soort straling is dat die oorgang van elke elektron onafhanklik uitgevoer word en lukraak is. Die fotontoestande van spontane emissie van verskillende elektrone is verskillend. Die spontane emissie van lig is in 'n "onsamehangende" toestand en het verspreide rigtings. Spontane straling het egter die eienskappe van die atome self, en die spektra van spontane straling van verskillende atome is verskillend. As ons hiervan praat, herinner dit mense aan 'n basiese kennis in fisika: "Enige voorwerp het die vermoë om hitte uit te straal, en die voorwerp het die vermoë om elektromagnetiese golwe voortdurend te absorbeer en uit te straal. Die elektromagnetiese golwe wat deur hitte uitgestraal word, het 'n sekere spektrumverspreiding. Hierdie spektrumverspreiding hou verband met die eienskappe van die voorwerp self en sy temperatuur." Daarom is die rede vir die bestaan van termiese straling die spontane emissie van atome.
In gestimuleerde emissie gaan hoë-energievlak-elektrone oor na 'n lae-energievlak onder die "stimulasie" of "induksie" van "fotone wat geskik is vir die toestande" en straal 'n foton van dieselfde frekwensie as die invallende foton uit. Die grootste kenmerk van gestimuleerde straling is dat die fotone wat deur gestimuleerde straling gegenereer word, presies dieselfde toestand het as die invallende fotone wat gestimuleerde straling genereer. Hulle is in 'n "koherente" toestand. Hulle het dieselfde frekwensie en dieselfde rigting, en dit is heeltemal onmoontlik om die twee verskille tussen hulle te onderskei. Op hierdie manier word een foton twee identiese fotone deur een gestimuleerde emissie. Dit beteken dat die lig versterk, of "versterk" word.
Kom ons analiseer nou weer, watter toestande is nodig om meer en meer gereelde gestimuleerde straling te verkry?
Onder normale omstandighede is die aantal elektrone in hoë energievlakke altyd minder as die aantal elektrone in lae energievlakke. As jy wil hê dat atome gestimuleerde straling moet produseer, wil jy die aantal elektrone in hoë energievlakke verhoog, dus benodig jy 'n "pompbron", wie se doel is om meer te stimuleer. Te veel lae-energievlak-elektrone spring na hoë-energievlakke, dus sal die aantal hoë-energievlak-elektrone meer wees as die aantal lae-energievlak-elektrone, en 'n "deeltjiegetal-omkering" sal plaasvind. Te veel hoë-energievlak-elektrone kan net vir 'n baie kort tydjie bly. Tyd sal na 'n laer energievlak spring, dus sal die moontlikheid van gestimuleerde emissie van straling toeneem.
Natuurlik word die "pompbron" vir verskillende atome ingestel. Dit laat die elektrone "resoneer" en laat meer lae-energievlak-elektrone na hoë-energievlakke spring. Lesers kan basies verstaan, wat is laser? Hoe word laser geproduseer? Laser is "ligstraling" wat deur die atome van 'n voorwerp "opgewek" word onder die werking van 'n spesifieke "pompbron". Dit is laser.
Plasingstyd: 27 Mei 2024
