1. Principio de xeración de láser
A estrutura atómica é como un pequeno sistema solar, co núcleo atómico no medio. Os electróns están a xirar constantemente arredor do núcleo atómico, e o núcleo atómico tamén está a xirar constantemente.
O núcleo está composto por protóns e neutróns. Os protóns están cargados positivamente e os neutróns non están cargados. O número de cargas positivas que transporta todo o núcleo é igual ao número de cargas negativas que transportan todos os electróns, polo que xeralmente os átomos son neutros para o mundo exterior.
Polo que respecta á masa dun átomo, o núcleo concentra a maior parte da masa do átomo, e a masa ocupada por todos os electróns é moi pequena. Na estrutura atómica, o núcleo só ocupa un pequeno espazo. Os electróns xiran arredor do núcleo, e os electróns teñen un espazo moito maior para a actividade.
Os átomos teñen "enerxía interna", que consta de dúas partes: unha é que os electróns teñen unha velocidade de órbita e unha certa enerxía cinética; a outra é que hai unha distancia entre os electróns cargados negativamente e o núcleo cargado positivamente, e hai unha certa cantidade de enerxía potencial. A suma da enerxía cinética e da enerxía potencial de todos os electróns é a enerxía do átomo enteiro, que se chama enerxía interna do átomo.
Todos os electróns xiran arredor do núcleo; ás veces máis preto do núcleo, a enerxía destes electróns é menor; ás veces máis lonxe do núcleo, a enerxía destes electróns é maior; segundo a probabilidade de ocorrer, a xente divide a capa de electróns en diferentes ""Nivel de enerxía"; Nun determinado "Nivel de Enerxía", pode haber varios electróns orbitando con frecuencia, e cada electrón non ten unha órbita fixa, pero estes electróns teñen todos o mesmo nivel de enerxía; Os "niveis de enerxía" están illados entre si. Si, están illados segundo os niveis de enerxía. O concepto de "nivel de enerxía" non só divide os electróns en niveis segundo a enerxía, senón que tamén divide o espazo orbital dos electróns en varios niveis. En resumo, un átomo pode ter varios niveis de enerxía, e diferentes niveis de enerxía corresponden a diferentes enerxías; algúns electróns orbitan nun "nivel de enerxía baixa" e algúns electróns orbitan nun "nivel de enerxía alta".
Hoxe en día, os libros de física da escola secundaria marcaron claramente as características estruturais de certos átomos, as regras de distribución de electróns en cada capa de electróns e o número de electróns en diferentes niveis de enerxía.
Nun sistema atómico, os electróns móvense basicamente en capas, con algúns átomos a altos niveis de enerxía e outros a baixos niveis de enerxía; porque os átomos están sempre afectados polo medio externo (temperatura, electricidade, magnetismo), os electróns de alto nivel de enerxía son inestables e farán unha transición espontánea a un nivel de enerxía baixo, o seu efecto pode ser absorbido ou pode producir efectos especiais de excitación e causar " emisión espontánea”. Polo tanto, no sistema atómico, cando os electróns de alto nivel de enerxía pasan a niveis de baixa enerxía, haberá dúas manifestacións: "emisión espontánea" e "emisión estimulada".
Radiación espontánea, os electróns en estados de alta enerxía son inestables e, afectados polo medio externo (temperatura, electricidade, magnetismo), migran espontáneamente a estados de baixa enerxía, e o exceso de enerxía irradiase en forma de fotóns. A característica deste tipo de radiación é que a transición de cada electrón realízase de forma independente e é aleatoria. Os estados fotóns de emisión espontánea de diferentes electróns son diferentes. A emisión espontánea de luz está nun estado "incoherente" e ten direccións dispersas. Non obstante, a radiación espontánea ten as características dos propios átomos, e os espectros de radiación espontánea de diferentes átomos son diferentes. Falando disto, lémbralle á xente uns coñecementos básicos en física: “Calquera obxecto ten a capacidade de irradiar calor e o obxecto ten a capacidade de absorber e emitir ondas electromagnéticas continuamente. As ondas electromagnéticas irradiadas pola calor teñen unha certa distribución do espectro. Este espectro A distribución está relacionada coas propiedades do propio obxecto e a súa temperatura. Polo tanto, a razón da existencia da radiación térmica é a emisión espontánea de átomos.
Na emisión estimulada, os electróns de alto nivel de enerxía pasan a un nivel de baixa enerxía baixo a "estimulación" ou "indución" de "fotóns axeitados ás condicións" e irradian un fotón da mesma frecuencia que o fotón incidente. A maior característica da radiación estimulada é que os fotóns xerados pola radiación estimulada teñen exactamente o mesmo estado que os fotóns incidentes que xeran a radiación estimulada. Están nun estado "coherente". Teñen a mesma frecuencia e a mesma dirección, e é completamente imposible distinguir os dous. diferenzas entre aqueles. Deste xeito, un fotón convértese en dous fotóns idénticos mediante unha emisión estimulada. Isto significa que a luz é intensificada, ou "amplificada".
Agora volvamos a analizar, que condicións son necesarias para obter unha radiación estimulada cada vez máis frecuente?
En circunstancias normais, o número de electróns en niveis de enerxía alta sempre é menor que o número de electróns en niveis de enerxía baixa. Se queres que os átomos produzan radiación estimulada, queres aumentar o número de electróns en niveis de enerxía elevados, polo que necesitas unha "fonte de bomba", cuxo propósito é estimular máis Demasiados electróns de baixo nivel de enerxía saltan a niveis de enerxía alta. , polo que o número de electróns de alto nivel de enerxía será superior ao número de electróns de baixo nivel de enerxía e producirase unha "inversión do número de partículas". Demasiados electróns de alto nivel de enerxía só poden permanecer por moi pouco tempo. O tempo saltará a un nivel de enerxía máis baixo, polo que aumentará a posibilidade de emisión estimulada de radiación.
Por suposto, a "fonte da bomba" está configurada para diferentes átomos. Fai que os electróns "resonen" e permite que máis electróns de baixo nivel de enerxía salten a niveis de alta enerxía. Os lectores poden entender basicamente, que é o láser? Como se produce o láser? O láser é a "radiación luminosa" que é "excitada" polos átomos dun obxecto baixo a acción dunha "fonte de bomba" específica. Isto é láser.
Hora de publicación: 27-maio-2024
