1. Принцип на генерирање на ласер
Атомската структура е како мал сончев систем, со атомското јадро во средината. Електроните постојано ротираат околу атомското јадро, а и атомското јадро постојано ротира.
Јадрото е составено од протони и неутрони. Протоните се позитивно наелектризирани, а неутроните се ненаелектризирани. Бројот на позитивни полнежи што ги носи целото јадро е еднаков на бројот на негативни полнежи што ги носат сите електрони, па затоа генерално атомите се неутрални во однос на надворешниот свет.
Што се однесува до масата на атомот, јадрото го концентрира поголемиот дел од масата на атомот, а масата што ја зафаќаат сите електрони е многу мала. Во атомската структура, јадрото зафаќа само мал простор. Електроните ротираат околу јадрото, а електроните имаат многу поголем простор за активност.
Атомите имаат „внатрешна енергија“, која се состои од два дела: едниот е дека електроните имаат орбитална брзина и одредена кинетичка енергија; другиот е дека постои растојание помеѓу негативно наелектризираните електрони и позитивно наелектризираното јадро, и постои одредена количина на потенцијална енергија. Збирот од кинетичката енергија и потенцијалната енергија на сите електрони е енергијата на целиот атом, која се нарекува внатрешна енергија на атомот.
Сите електрони ротираат околу јадрото; понекогаш поблиску до јадрото, енергијата на овие електрони е помала; понекогаш подалеку од јадрото, енергијата на овие електрони е поголема; според веројатноста за појава, луѓето го делат електронскиот слој на различни „енергетски нивоа“; На одредено „енергетски нивоа“, може да има повеќе електрони кои орбитираат често, и секој електрон нема фиксна орбита, но сите овие електрони имаат исто ниво на енергија; „енергетските нивоа“ се изолирани едни од други. Да, тие се изолирани според енергетските нивоа. Концептот на „енергетски нивоа“ не само што ги дели електроните на нивоа според енергијата, туку го дели и орбиталниот простор на електроните на повеќе нивоа. Накратко, атомот може да има повеќе енергетски нивоа, а различните енергетски нивоа одговараат на различни енергии; некои електрони орбитираат на „ниско енергетско ниво“, а некои електрони орбитираат на „високо енергетско ниво“.
Денес, книгите по физика за средно училиште јасно ги означиле структурните карактеристики на одредени атоми, правилата за распределба на електроните во секој електронски слој и бројот на електрони на различни енергетски нивоа.
Во атомски систем, електроните во основа се движат во слоеви, при што некои атоми се на високи енергетски нивоа, а некои на ниски енергетски нивоа; бидејќи атомите секогаш се под влијание на надворешната средина (температура, електрицитет, магнетизам), електроните со високо енергетско ниво се нестабилни и ќе се претворат во ниско енергетско ниво, нивниот ефект може да се апсорбира или може да произведе посебни ефекти на возбудување и да предизвика „спонтана емисија“. Затоа, во атомскиот систем, кога електроните со високо енергетско ниво преминуваат на ниски енергетски нивоа, ќе има две манифестации: „спонтана емисија“ и „стимулирана емисија“.
Спонтаното зрачење, електроните во високоенергетски состојби се нестабилни и, под влијание на надворешната средина (температура, електрицитет, магнетизам), спонтано мигрираат во нискоенергетски состојби, а вишокот енергија се зрачи во форма на фотони. Карактеристика на овој вид зрачење е тоа што транзицијата на секој електрон се врши независно и е случајна. Фотонските состојби на спонтана емисија на различни електрони се различни. Спонтаната емисија на светлина е во „некохерентна“ состојба и има расфрлани насоки. Сепак, спонтаното зрачење има карактеристики на самите атоми, а спектрите на спонтаното зрачење на различни атоми се различни. Зборувајќи за ова, тоа ги потсетува луѓето на основно знаење во физиката: „Секој објект има способност да зрачи топлина, а објектот има способност континуирано да апсорбира и емитува електромагнетни бранови. Електромагнетните бранови зрачени од топлина имаат одредена распределба на спектарот. Распределбата на овој спектар е поврзана со својствата на самиот објект и неговата температура“. Затоа, причината за постоењето на топлинското зрачење е спонтаната емисија на атомите.
При стимулирана емисија, електроните со високо енергетско ниво преминуваат на ниско енергетско ниво под „стимулација“ или „индукција“ на „фотони погодни за условите“ и зрачат фотон со иста фреквенција како и инцидентниот фотон. Најголемата карактеристика на стимулираното зрачење е тоа што фотоните генерирани од стимулираното зрачење имаат точно иста состојба како и инцидентните фотони што генерираат стимулирано зрачење. Тие се во „кохерентна“ состојба. Тие имаат иста фреквенција и иста насока и е сосема невозможно да се разликуваат двете разлики меѓу нив. На овој начин, еден фотон станува два идентични фотони преку една стимулирана емисија. Ова значи дека светлината е интензивирана или „засилена“.
Сега да анализираме повторно, кои услови се потребни за да се добие сè почесто стимулирано зрачење?
Под нормални околности, бројот на електрони на високи енергетски нивоа е секогаш помал од бројот на електрони на ниски енергетски нивоа. Ако сакате атомите да произведуваат стимулирано зрачење, сакате да го зголемите бројот на електрони на високи енергетски нивоа, па затоа ви е потребен „извор на пумпа“, чија цел е да стимулира повеќе. Премногу електрони на ниско енергетско ниво скокаат на високи енергетски нивоа, па затоа бројот на електрони на високо енергетско ниво ќе биде поголем од бројот на електрони на ниско енергетско ниво, и ќе се случи „пресврт на бројот на честички“. Премногу електрони на високо енергетско ниво можат да останат само многу кратко време. Времето ќе скокне на пониско енергетско ниво, па затоа можноста за стимулирана емисија на зрачење ќе се зголеми.
Секако, „изворот на пумпата“ е поставен за различни атоми. Тој ги тера електроните да „резонираат“ и им овозможува на повеќе електрони со ниско енергетско ниво да скокнат на високо енергетско ниво. Читателите во основа можат да разберат што е ласер? Како се произведува ласер? Ласерот е „светлосно зрачење“ кое е „возбудено“ од атомите на објектот под дејство на специфичен „извор на пумпата“. Ова е ласер.
Време на објавување: 27 мај 2024 година
