1. Prinsip penjanaan laser
Struktur atom adalah seperti sistem suria kecil, dengan nukleus atom di tengah. Elektron sentiasa berputar di sekitar nukleus atom, dan nukleus atom juga sentiasa berputar.
Nukleus terdiri daripada proton dan neutron. Proton bercas positif dan neutron tidak bercas. Bilangan cas positif yang dibawa oleh seluruh nukleus adalah sama dengan bilangan cas negatif yang dibawa oleh seluruh elektron, jadi secara amnya atom adalah neutral terhadap dunia luar.
Dari segi jisim atom, nukleus menumpukan sebahagian besar jisim atom, dan jisim yang diduduki oleh semua elektron adalah sangat kecil. Dalam struktur atom, nukleus hanya menempati ruang yang kecil. Elektron berputar di sekeliling nukleus, dan elektron mempunyai ruang yang jauh lebih besar untuk aktiviti.
Atom mempunyai "tenaga dalaman", yang terdiri daripada dua bahagian: satu ialah elektron mempunyai kelajuan orbit dan tenaga kinetik tertentu; yang lain ialah terdapat jarak antara elektron yang bercas negatif dan nukleus yang bercas positif, dan terdapat sejumlah tenaga keupayaan tertentu. Jumlah tenaga kinetik dan tenaga keupayaan semua elektron ialah tenaga keseluruhan atom, yang dipanggil tenaga dalaman atom.
Semua elektron berputar di sekitar nukleus; kadangkala lebih dekat dengan nukleus, tenaga elektron ini lebih kecil; kadangkala lebih jauh dari nukleus, tenaga elektron ini lebih besar; mengikut kebarangkalian kejadian, orang membahagikan lapisan elektron kepada "Tahap Tenaga" yang berbeza; Pada "Tahap Tenaga" tertentu, mungkin terdapat berbilang elektron yang mengorbit dengan kerap, dan setiap elektron tidak mempunyai orbit tetap, tetapi semua elektron ini mempunyai tahap tenaga yang sama; "Tahap Tenaga" diasingkan antara satu sama lain. Ya, ia diasingkan mengikut tahap tenaga. Konsep "tahap tenaga" bukan sahaja membahagikan elektron kepada tahap mengikut tenaga, tetapi juga membahagikan ruang orbit elektron kepada berbilang tahap. Pendek kata, atom mungkin mempunyai berbilang tahap tenaga, dan tahap tenaga yang berbeza sepadan dengan tenaga yang berbeza; sesetengah elektron mengorbit pada "tahap tenaga rendah" dan sesetengah elektron mengorbit pada "tahap tenaga tinggi".
Pada masa kini, buku fizik sekolah menengah telah menandakan dengan jelas ciri-ciri struktur atom tertentu, peraturan taburan elektron dalam setiap lapisan elektron dan bilangan elektron pada aras tenaga yang berbeza.
Dalam sistem atom, elektron pada asasnya bergerak secara berlapis-lapis, dengan sesetengah atom pada aras tenaga yang tinggi dan sesetengahnya pada aras tenaga yang rendah; kerana atom sentiasa dipengaruhi oleh persekitaran luaran (suhu, elektrik, kemagnetan), elektron aras tenaga tinggi tidak stabil dan akan mengalami peralihan spontan ke aras tenaga yang rendah, kesannya mungkin diserap, atau ia mungkin menghasilkan kesan pengujaan khas dan menyebabkan "pelepasan spontan". Oleh itu, dalam sistem atom, apabila elektron aras tenaga tinggi beralih ke aras tenaga rendah, akan terdapat dua manifestasi: "pelepasan spontan" dan "pelepasan yang dirangsang".
Dalam sinaran spontan, elektron dalam keadaan bertenaga tinggi tidak stabil dan, dipengaruhi oleh persekitaran luaran (suhu, elektrik, kemagnetan), secara spontan berhijrah ke keadaan bertenaga rendah, dan tenaga berlebihan dipancarkan dalam bentuk foton. Ciri sinaran jenis ini ialah peralihan setiap elektron dijalankan secara bebas dan rawak. Keadaan foton pancaran spontan elektron yang berbeza adalah berbeza. Pancaran spontan cahaya berada dalam keadaan "tidak koheren" dan mempunyai arah yang berselerak. Walau bagaimanapun, sinaran spontan mempunyai ciri-ciri atom itu sendiri, dan spektrum sinaran spontan atom yang berbeza adalah berbeza. Bercakap tentang ini, ia mengingatkan orang ramai tentang pengetahuan asas dalam fizik, "Mana-mana objek mempunyai keupayaan untuk memancarkan haba, dan objek itu mempunyai keupayaan untuk menyerap dan memancarkan gelombang elektromagnet secara berterusan. Gelombang elektromagnet yang dipancarkan oleh haba mempunyai taburan spektrum tertentu. Taburan spektrum ini berkaitan dengan sifat objek itu sendiri dan suhunya." Oleh itu, sebab kewujudan sinaran haba adalah pancaran spontan atom.
Dalam pancaran terangsang, elektron aras tenaga tinggi beralih ke aras tenaga rendah di bawah "rangsangan" atau "induksi" "foton yang sesuai untuk keadaan" dan memancarkan foton dengan frekuensi yang sama dengan foton datang. Ciri terbesar sinaran terangsang ialah foton yang dihasilkan oleh sinaran terangsang mempunyai keadaan yang sama persis dengan foton datang yang menghasilkan sinaran terangsang. Ia berada dalam keadaan "koheren". Ia mempunyai frekuensi dan arah yang sama, dan adalah mustahil untuk membezakan kedua-duanya. Dengan cara ini, satu foton menjadi dua foton yang sama melalui satu pancaran terangsang. Ini bermakna cahaya diperkuatkan, atau "diperkuat".
Sekarang mari kita analisis sekali lagi, apakah syarat-syarat yang diperlukan untuk mendapatkan sinaran terangsang yang lebih kerap?
Dalam keadaan biasa, bilangan elektron pada aras tenaga yang tinggi sentiasa kurang daripada bilangan elektron pada aras tenaga yang rendah. Jika anda mahu atom menghasilkan sinaran terangsang, anda perlu meningkatkan bilangan elektron pada aras tenaga yang tinggi, jadi anda memerlukan "sumber pam", yang tujuannya adalah untuk merangsang lebih banyak elektron. Terlalu banyak elektron aras tenaga rendah melompat ke aras tenaga tinggi, jadi bilangan elektron aras tenaga tinggi akan menjadi lebih banyak daripada bilangan elektron aras tenaga rendah, dan "pembalikan nombor zarah" akan berlaku. Terlalu banyak elektron aras tenaga tinggi hanya boleh kekal untuk masa yang sangat singkat. Masa akan melompat ke aras tenaga yang lebih rendah, jadi kemungkinan pancaran sinaran terangsang akan meningkat.
Sudah tentu, "sumber pam" ditetapkan untuk atom yang berbeza. Ia menjadikan elektron "bergema" dan membenarkan lebih banyak elektron tahap tenaga rendah melompat ke tahap tenaga tinggi. Pembaca pada dasarnya boleh memahami, apakah laser? Bagaimanakah laser dihasilkan? Laser ialah "sinaran cahaya" yang "diujakan" oleh atom sesuatu objek di bawah tindakan "sumber pam" tertentu. Ini ialah laser.
Masa siaran: 27 Mei 2024
