1. Lasertuoton periaate
Atomirakenne on kuin pieni aurinkokunta, jossa atomin ydin on keskellä.Elektronit pyörivät jatkuvasti atomiytimen ympärillä, ja myös atomiydin pyörii jatkuvasti.
Ydin koostuu protoneista ja neutroneista.Protonit ovat positiivisesti varautuneita ja neutronit varautumattomia.Koko ytimen kuljettamien positiivisten varausten lukumäärä on yhtä suuri kuin kokonaisten elektronien kuljettamien negatiivisten varausten lukumäärä, joten yleensä atomit ovat neutraaleja ulkomaailmalle.
Mitä tulee atomin massaan, ydin keskittää suurimman osan atomin massasta, ja kaikkien elektronien massa on hyvin pieni.Atomirakenteessa ydin vie vain pienen tilan.Elektronit pyörivät ytimen ympäri, ja elektroneilla on paljon suurempi toimintatila.
Atomilla on "sisäinen energia", joka koostuu kahdesta osasta: yksi on se, että elektroneilla on kiertonopeus ja tietty liike-energia;toinen on, että negatiivisesti varautuneiden elektronien ja positiivisesti varautuneen ytimen välillä on etäisyys, ja potentiaalienergiaa on tietty määrä.Kaikkien elektronien liike- ja potentiaalienergian summa on koko atomin energia, jota kutsutaan atomin sisäiseksi energiaksi.
Kaikki elektronit pyörivät ytimen ympärillä;joskus lähempänä ydintä näiden elektronien energia on pienempi;joskus kauempana ytimestä näiden elektronien energia on suurempi;esiintymistodennäköisyyden mukaan ihmiset jakavat elektronikerroksen erilaisiin ”energiatasoihin”;Tietyllä "energiatasolla" voi olla useita elektroneja, jotka kiertävät usein, eikä jokaisella elektronilla ole kiinteää kiertorataa, mutta kaikilla näillä elektroneilla on sama energiataso;"Energiatasot" on eristetty toisistaan.Kyllä, ne on eristetty energiatasojen mukaan."Energiatason" käsite ei vain jaa elektroneja tasoiksi energian mukaan, vaan myös jakaa elektronien kiertoavaruuden useisiin tasoihin.Lyhyesti sanottuna atomilla voi olla useita energiatasoja ja eri energiatasot vastaavat erilaisia energioita;Jotkut elektronit kiertävät "matalalla energiatasolla" ja jotkut elektronit "korkealla energiatasolla".
Nykyään yläkoulun fysiikan kirjoissa on selkeästi merkitty tiettyjen atomien rakenteelliset ominaisuudet, elektronien jakautumissäännöt jokaisessa elektronikerroksessa ja elektronien lukumäärä eri energiatasoilla.
Atomijärjestelmässä elektronit liikkuvat pohjimmiltaan kerroksittain, joidenkin atomien ollessa korkealla energiatasolla ja toisilla matalalla energiatasoilla;Koska atomeihin vaikuttaa aina ulkoinen ympäristö (lämpötila, sähkö, magnetismi), korkean energiatason elektronit ovat epävakaita ja siirtyvät spontaanisti matalalle energiatasolle, sen vaikutus voi absorboitua tai se voi tuottaa erityisiä viritysvaikutuksia ja aiheuttaa " spontaani päästö".Siksi atomijärjestelmässä, kun korkean energiatason elektronit siirtyvät matalaenergisille tasoille, on kaksi ilmentymää: "spontaani emissio" ja "stimuloitu emissio".
Spontaani säteily, korkeaenergiset elektronit ovat epävakaita ja ulkoisen ympäristön (lämpötila, sähkö, magnetismi) vaikutuksesta siirtyvät spontaanisti matalaenergisiin tiloihin ja ylimääräinen energia säteilee fotonien muodossa.Tällaiselle säteilylle on ominaista, että jokaisen elektronin siirtymä tapahtuu itsenäisesti ja on satunnainen.Eri elektronien spontaanin emission fotonitilat ovat erilaisia.Spontaani valon emissio on "epäkoherentissa" tilassa ja sillä on hajallaan olevia suuntauksia.Spontaanilla säteilyllä on kuitenkin atomien itsensä ominaisuuksia ja eri atomien spontaanin säteilyn spektrit ovat erilaisia.Tästä puheen ollen se muistuttaa ihmisiä fysiikan perustiedoista: ”Kaikella esineellä on kyky säteillä lämpöä, ja esineellä on kyky jatkuvasti absorboida ja lähettää sähkömagneettisia aaltoja.Lämmön lähettämillä sähkömagneettisilla aalloilla on tietty spektrijakauma.Tämä spektri Jakauma liittyy itse kohteen ominaisuuksiin ja sen lämpötilaan.Siksi lämpösäteilyn olemassaolon syy on atomien spontaani emissio.
Stimuloidussa emissiossa korkean energiatason elektronit siirtyvät matalaenergiselle tasolle "olosuhteisiin sopivien fotonien" "stimulaation" tai "induktion" alaisena ja säteilevät fotonia, jonka taajuus on sama kuin tuleva fotoni.Stimuloidun säteilyn suurin piirre on, että stimuloidun säteilyn synnyttämät fotonit ovat täsmälleen samassa tilassa kuin tulevat fotonit, jotka tuottavat stimuloitua säteilyä.Ne ovat "koherentissa" tilassa.Niillä on sama taajuus ja sama suunta, ja on täysin mahdotonta erottaa näitä kahta toisistaan.eroja näiden välillä.Tällä tavalla yhdestä fotonista tulee kaksi identtistä fotonia yhden stimuloidun emission kautta.Tämä tarkoittaa, että valoa tehostetaan tai "vahvistetaan".
Analysoidaan nyt uudelleen, mitä olosuhteita tarvitaan, jotta stimuloitua säteilyä saadaan yhä useammin?
Normaaleissa olosuhteissa elektronien määrä korkeilla energiatasoilla on aina pienempi kuin elektronien lukumäärä alhaisella energiatasolla.Jos haluat atomien tuottavan stimuloitua säteilyä, haluat lisätä elektronien määrää korkealla energiatasolla, joten tarvitset "pumppulähteen", jonka tarkoituksena on stimuloida enemmän Liian monet matalan energiatason elektronit hyppäävät korkean energian tasoille , joten korkean energiatason elektronien lukumäärä on enemmän kuin matalan energiatason elektronien lukumäärä, ja tapahtuu "hiukkasluvun kääntyminen".Liian monet korkean energiatason elektronit voivat pysyä siellä vain hyvin lyhyen ajan.Aika hyppää alemmalle energiatasolle, joten stimuloidun säteilyn mahdollisuus kasvaa.
Tietenkin "pumppulähde" on asetettu eri atomeille.Se saa elektronit "resonoimaan" ja sallii useamman matalan energiatason elektronien hypätä korkean energian tasoille.Lukijat voivat pohjimmiltaan ymmärtää, mikä on laser?Miten laser tuotetaan?Laser on "valosäteilyä", jota kohteen atomit "virittävät" tietyn "pumppulähteen" vaikutuksesta.Tämä on laser.
Postitusaika: 27.5.2024
