1. Prinsipyo ng pagbuo ng laser
Ang kayarian ng atomika ay parang isang maliit na sistemang solar, na ang nukleo ng atomika ay nasa gitna. Ang mga electron ay patuloy na umiikot sa paligid ng nukleo ng atomika, at ang nukleo ng atomika ay patuloy ding umiikot.
Ang nucleus ay binubuo ng mga proton at neutron. Ang mga proton ay may positibong karga at ang mga neutron ay walang karga. Ang bilang ng mga positibong karga na dala ng buong nucleus ay katumbas ng bilang ng mga negatibong karga na dala ng buong mga electron, kaya sa pangkalahatan, ang mga atomo ay neutral sa labas ng mundo.
Kung pag-uusapan ang masa ng isang atomo, ang nucleus ang siyang nagkokonsentra sa halos lahat ng masa ng atomo, at ang masa na okupado ng lahat ng electron ay napakaliit. Sa istrukturang atomiko, ang nucleus ay okupado lamang ng maliit na espasyo. Ang mga electron ay umiikot sa paligid ng nucleus, at ang mga electron ay may mas malaking espasyo para sa aktibidad.
Ang mga atomo ay may "panloob na enerhiya", na binubuo ng dalawang bahagi: ang isa ay ang mga electron ay may bilis ng pag-ikot at isang tiyak na kinetic energy; ang isa pa ay mayroong distansya sa pagitan ng mga negatibong sisingilin na electron at ng positibong sisingilin na nucleus, at mayroong isang tiyak na dami ng potensyal na enerhiya. Ang kabuuan ng kinetic energy at potensyal na enerhiya ng lahat ng mga electron ay ang enerhiya ng buong atomo, na tinatawag na panloob na enerhiya ng atomo.
Lahat ng electron ay umiikot sa paligid ng nucleus; minsan mas malapit sa nucleus, mas maliit ang enerhiya ng mga electron na ito; minsan mas malayo sa nucleus, mas malaki ang enerhiya ng mga electron na ito; ayon sa probabilidad ng paglitaw, hinahati ng mga tao ang electron layer sa iba't ibang "Antas ng Enerhiya"; Sa isang partikular na "Antas ng Enerhiya", maaaring mayroong maraming electron na madalas umiikot, at ang bawat electron ay walang nakapirming orbit, ngunit ang mga electron na ito ay pawang may parehong antas ng enerhiya; Ang "Mga Antas ng Enerhiya" ay nakahiwalay sa isa't isa. Oo, ang mga ito ay nakahiwalay ayon sa mga antas ng enerhiya. Ang konsepto ng "antas ng enerhiya" ay hindi lamang naghahati ng mga electron sa mga antas ayon sa enerhiya, kundi hinahati rin ang umiikot na espasyo ng mga electron sa maraming antas. Sa madaling salita, ang isang atomo ay maaaring may maraming antas ng enerhiya, at ang iba't ibang antas ng enerhiya ay tumutugma sa iba't ibang enerhiya; ang ilang electron ay umiikot sa "mababang antas ng enerhiya" at ang ilang electron ay umiikot sa "mataas na antas ng enerhiya".
Sa kasalukuyan, malinaw na minarkahan ng mga aklat sa pisika para sa mga nasa middle school ang mga katangiang istruktural ng ilang atomo, ang mga tuntunin ng distribusyon ng elektron sa bawat patong ng elektron, at ang bilang ng mga elektron sa iba't ibang antas ng enerhiya.
Sa isang sistemang atomiko, ang mga electron ay karaniwang gumagalaw nang patong-patong, kung saan ang ilang mga atomo ay nasa mataas na antas ng enerhiya at ang ilan ay nasa mababang antas ng enerhiya; dahil ang mga atomo ay palaging apektado ng panlabas na kapaligiran (temperatura, kuryente, magnetismo), ang mga electron na may mataas na antas ng enerhiya ay hindi matatag at kusang lumilipat sa mababang antas ng enerhiya, ang epekto nito ay maaaring masipsip, o maaari itong magdulot ng mga espesyal na epekto ng paggulo at magdulot ng "kusang emisyon". Samakatuwid, sa sistemang atomiko, kapag ang mga electron na may mataas na antas ng enerhiya ay lumilipat sa mababang antas ng enerhiya, magkakaroon ng dalawang manipestasyon: "kusang emisyon" at "pinasiglang emisyon".
Sa kusang radyasyon, ang mga electron sa mga estadong may mataas na enerhiya ay hindi matatag at, apektado ng panlabas na kapaligiran (temperatura, kuryente, magnetismo), kusang lumilipat sa mga estadong may mababang enerhiya, at ang labis na enerhiya ay inilalabas sa anyo ng mga photon. Ang katangian ng ganitong uri ng radyasyon ay ang paglipat ng bawat electron ay isinasagawa nang nakapag-iisa at random. Magkakaiba ang mga estado ng photon ng kusang paglabas ng iba't ibang electron. Ang kusang paglabas ng liwanag ay nasa isang "hindi magkakaugnay" na estado at may kalat-kalat na direksyon. Gayunpaman, ang kusang radyasyon ay may mga katangian ng mga atomo mismo, at ang mga spectra ng kusang radyasyon ng iba't ibang atomo ay magkakaiba. Tungkol dito, ipinapaalala nito sa mga tao ang isang pangunahing kaalaman sa pisika, "Ang anumang bagay ay may kakayahang maglabas ng init, at ang bagay ay may kakayahang patuloy na sumipsip at maglabas ng mga electromagnetic wave. Ang mga electromagnetic wave na inilalabas ng init ay may isang tiyak na distribusyon ng spectrum. Ang distribusyon ng spectrum na ito ay nauugnay sa mga katangian ng bagay mismo at sa temperatura nito." Samakatuwid, ang dahilan ng pagkakaroon ng thermal radiation ay ang kusang paglabas ng mga atomo.
Sa stimulated emission, ang mga electron na may mataas na antas ng enerhiya ay lumilipat sa isang mababang antas ng enerhiya sa ilalim ng "stimulation" o "induction" ng "mga photon na angkop para sa mga kondisyon" at naglalabas ng photon na may parehong frequency gaya ng incident photon. Ang pinakamalaking katangian ng stimulated radiation ay ang mga photon na nalilikha ng stimulated radiation ay may eksaktong parehong estado gaya ng mga incident photon na lumilikha ng stimulated radiation. Nasa isang "coherent" na estado ang mga ito. Mayroon silang parehong frequency at parehong direksyon, at imposibleng makilala ang pagkakaiba ng dalawa sa mga iyon. Sa ganitong paraan, ang isang photon ay nagiging dalawang magkaparehong photon sa pamamagitan ng isang stimulated emission. Nangangahulugan ito na ang liwanag ay pinatindi, o "pinalakas".
Ngayon, ating suriin muli, anong mga kondisyon ang kinakailangan upang makakuha ng mas madalas at mas madalas na stimulated radiation?
Sa ilalim ng normal na mga pangyayari, ang bilang ng mga electron sa mataas na antas ng enerhiya ay palaging mas mababa kaysa sa bilang ng mga electron sa mababang antas ng enerhiya. Kung gusto mong makagawa ng stimulated radiation ang mga atomo, gusto mong dagdagan ang bilang ng mga electron sa mataas na antas ng enerhiya, kaya kailangan mo ng isang "pump source", na ang layunin ay upang pasiglahin ang mas maraming electron. Napakaraming low-energy level electron ang tumatalon sa high-energy level, kaya ang bilang ng high-energy level electron ay magiging mas marami kaysa sa bilang ng low-energy level electron, at magaganap ang "particle number reversal". Napakaraming high-energy level electron ang maaari lamang manatili sa napakaikling panahon. Ang oras ay tatalon sa mas mababang antas ng enerhiya, kaya ang posibilidad ng stimulated emission ng radiation ay tataas.
Siyempre, ang "pinagmumulan ng bomba" ay nakatakda para sa iba't ibang atomo. Ginagawa nitong "resonate" ang mga electron at pinapayagan ang mas maraming electron na may mababang antas ng enerhiya na tumalon sa mga antas ng mataas na enerhiya. Sa madaling salita, mauunawaan ng mga mambabasa kung ano ang laser? Paano nalilikha ang laser? Ang laser ay "light radiation" na "nae-excite" ng mga atomo ng isang bagay sa ilalim ng aksyon ng isang partikular na "pinagmumulan ng bomba". Ito ang laser.
Oras ng pag-post: Mayo-27-2024
