1. Прынцып лазернай генерацыі
Атамная структура падобная на маленькую сонечную сістэму з ядром атама пасярэдзіне. Электроны пастаянна круцяцца вакол атамнага ядра, і атамнае ядро таксама пастаянна круціцца.
Ядро складаецца з пратонаў і нейтронаў. Пратоны зараджаныя станоўча, а нейтроны незараджаныя. Колькасць станоўчых зарадаў, якія нясуць усё ядро, роўная колькасці адмоўных зарадаў, якія нясуць усе электроны, таму звычайна атамы нейтральныя да знешняга свету.
Што тычыцца масы атама, то ядро канцэнтруе большую частку масы атама, а маса, якую займаюць усе электроны, вельмі малая. У структуры атама ядро займае невялікую прастору. Электроны круцяцца вакол ядра, і электроны маюць значна большую прастору для актыўнасці.
Атамы маюць «унутраную энергію», якая складаецца з дзвюх частак: першая заключаецца ў тым, што электроны маюць арбітальную хуткасць і пэўную кінетычную энергію; іншая заключаецца ў тым, што існуе адлегласць паміж адмоўна зараджанымі электронамі і станоўча зараджаным ядром, і ёсць пэўная колькасць патэнцыяльнай энергіі. Сума кінетычнай энергіі і патэнцыяльнай энергіі ўсіх электронаў складае энергію ўсяго атама, якую называюць унутранай энергіяй атама.
Усе электроны круцяцца вакол ядра; часам бліжэй да ядра энергія гэтых электронаў меншая; часам далей ад ядра энергія гэтых электронаў большая; у адпаведнасці з верагоднасцю ўзнікнення, людзі дзеляць электронны пласт на розныя ” “Узровень энергіі”; На пэўным «Узроўні энергіі» могуць часта круціцца некалькі электронаў, і кожны электрон не мае фіксаванай арбіты, але ўсе гэтыя электроны маюць аднолькавы ўзровень энергіі; «Узроўні энергіі» ізаляваны адзін ад аднаго. Так, яны ізаляваныя ў адпаведнасці з узроўнем энергіі. Паняцце «энергетычны ўзровень» не толькі падзяляе электроны на ўзроўні ў залежнасці ад энергіі, але таксама дзеліць арбітальную прастору электронаў на некалькі узроўняў. Карацей кажучы, атам можа мець некалькі энергетычных узроўняў, і розныя энергетычныя ўзроўні адпавядаюць розным энергіям; некаторыя электроны круцяцца на "нізкім энергетычным узроўні", а некаторыя - на "высокім энергетычным узроўні".
У наш час у падручніках па фізіцы для сярэдняй школы выразна пазначаны структурныя характарыстыкі некаторых атамаў, правілы размеркавання электронаў у кожным электронным слоі і колькасць электронаў на розных узроўнях энергіі.
У атамнай сістэме электроны ў асноўным рухаюцца пластамі, прычым некаторыя атамы знаходзяцца на высокіх узроўнях энергіі, а некаторыя на нізкіх; таму што на атамы заўсёды ўплывае знешняе асяроддзе (тэмпература, электрычнасць, магнетызм), электроны высокага энергетычнага ўзроўню нестабільныя і будуць самаадвольна пераходзіць на нізкі энергетычны ўзровень, яго эфект можа быць паглынуты, або ён можа выклікаць спецыяльныя эфекты ўзбуджэння і выклікаць " самаадвольнае выпраменьванне». Такім чынам, у атамнай сістэме пры пераходзе электронаў з высокіх энергетычных узроўняў на ўзроўні з нізкімі энергетыкамі будуць два праявы: «самаадвольнае выпраменьванне» і «стымуляванае выпраменьванне».
Самаадвольнае выпраменьванне, электроны ў высокаэнергетычных станах няўстойлівыя і пад уздзеяннем знешняга асяроддзя (тэмпература, электрычнасць, магнетызм) спантанна мігруюць у нізкаэнергетычныя станы, а лішак энергіі выпраменьваецца ў выглядзе фатонаў. Характарыстыкай гэтага віду выпраменьвання з'яўляецца тое, што пераход кожнага электрона ажыццяўляецца незалежна адзін ад аднаго і з'яўляецца выпадковым. Фатонныя станы спантанага выпраменьвання розных электронаў розныя. Самаадвольнае выпраменьванне святла знаходзіцца ў «некагерэнтным» стане і мае рассеяныя напрамкі. Аднак спантаннае выпраменьванне мае характарыстыкі саміх атамаў, і спектры спантанага выпраменьвання розных атамаў розныя. Гаворачы пра гэта, гэта нагадвае людзям пра базавыя веды па фізіцы: «Любы аб'ект мае здольнасць выпраменьваць цяпло, і аб'ект мае здольнасць пастаянна паглынаць і выпраменьваць электрамагнітныя хвалі. Выпраменьваныя цяплом электрамагнітныя хвалі маюць пэўнае размеркаванне па спектры. Гэты спектр размеркавання звязаны са ўласцівасцямі самога аб'екта і яго тэмпературай». Такім чынам, прычынай існавання цеплавога выпраменьвання з'яўляецца самаадвольнае выпраменьванне атамаў.
Пры стымуляваным выпраменьванні электроны высокага энергетычнага ўзроўню пераходзяць на ўзровень нізкай энергіі пад дзеяннем «стымуляцыі» або «індукцыі» «фатонаў, прыдатных для ўмоў» і выпраменьваюць фатон той жа частаты, што і падаючы фатон. Самая вялікая асаблівасць стымуляванага выпраменьвання заключаецца ў тым, што фатоны, якія генерыруюцца стымуляваным выпраменьваннем, маюць дакладна такі ж стан, што і падаючыя фатоны, якія генеруюць стымуляванае выпраменьванне. Яны знаходзяцца ў «кагерэнтным» стане. Яны маюць аднолькавую частату і аднолькавы кірунак, і адрозніць іх зусім немагчыма. адрозненні сярод тых. Такім чынам, адзін фатон становіцца двума ідэнтычнымі фатонамі праз адно стымуляванае выпраменьванне. Гэта азначае, што святло ўзмацняецца або «ўзмацняецца».
Зараз давайце яшчэ раз прааналізуем, якія ўмовы неабходныя для таго, каб атрымліваць усё больш і больш частае стымуляванае выпраменьванне?
Пры нармальных абставінах колькасць электронаў на высокіх энергетычных узроўнях заўсёды меншая, чым колькасць электронаў на нізкіх энергетычных узроўнях. Калі вы хочаце, каб атамы выраблялі стымуляванае выпраменьванне, вы хочаце павялічыць колькасць электронаў на высокіх энергетычных узроўнях, таму вам патрэбна «крыніца помпы», мэта якой - стымуляваць больш. Занадта шмат электронаў з нізкім узроўнем энергіі пераскокваюць на ўзроўні з высокай энергіяй , таму колькасць электронаў з высокім энергетычным узроўнем будзе больш, чым колькасць электронаў з нізкім энергетычным узроўнем, і адбудзецца «разварот колькасці часціц». Занадта шмат электронаў высокага энергетычнага ўзроўню можа заставацца толькі вельмі кароткі час. Час пераскочыць на больш нізкі энергетычны ўзровень, таму магчымасць стымуляванага выпраменьвання радыяцыі павялічыцца.
Вядома, «крыніца накачкі» усталёўваецца для розных атамаў. Гэта прымушае электроны "рэзаніраваць" і дазваляць большай колькасці электронаў з нізкім узроўнем энергіі пераходзіць на ўзровень з высокай энергіяй. Чытачы могуць у асноўным зразумець, што такое лазер? Як вырабляецца лазер? Лазер - гэта «светлавое выпраменьванне», якое «ўзбуджаецца» атамамі аб'екта пад дзеяннем пэўнай «крыніцы накачкі». Гэта лазер.
Час размяшчэння: 27 мая 2024 г
