1. Принцип на лазерно генериране
Атомната структура е като малка слънчева система, с атомно ядро в средата. Електроните се въртят постоянно около атомното ядро, а атомното ядро също се върти постоянно.
Ядрото е съставено от протони и неутрони. Протоните са положително заредени, а неутроните са незаредени. Броят на положителните заряди, носени от цялото ядро, е равен на броя на отрицателните заряди, носени от всички електрони, така че като цяло атомите са неутрални спрямо външния свят.
Що се отнася до масата на един атом, ядрото концентрира по-голямата част от масата на атома, а масата, заета от всички електрони, е много малка. В атомната структура ядрото заема само малко пространство. Електроните се въртят около ядрото и електроните имат много по-голямо пространство за активност.
Атомите имат „вътрешна енергия“, която се състои от две части: едната е, че електроните имат орбитална скорост и определена кинетична енергия; другата е, че има разстояние между отрицателно заредените електрони и положително зареденото ядро и има определено количество потенциална енергия. Сумата от кинетичната енергия и потенциалната енергия на всички електрони е енергията на целия атом, която се нарича вътрешна енергия на атома.
Всички електрони се въртят около ядрото; понякога по-близо до ядрото, енергията на тези електрони е по-малка; понякога по-далеч от ядрото, енергията на тези електрони е по-голяма; според вероятността за поява, хората разделят електронния слой на различни „енергийни нива“; на определено „енергийно ниво“ може да има множество електрони, които орбитират често, и всеки електрон няма фиксирана орбита, но всички тези електрони имат едно и също ниво на енергия; „Енергийните нива“ са изолирани едно от друго. Да, те са изолирани според енергийните нива. Концепцията за „енергийно ниво“ не само разделя електроните на нива според енергията, но и разделя орбиталното пространство на електроните на множество нива. Накратко, един атом може да има множество енергийни нива, а различните енергийни нива съответстват на различни енергии; някои електрони орбитират на „ниско енергийно ниво“, а някои електрони орбитират на „високо енергийно ниво“.
В днешно време учебниците по физика за средното училище ясно обозначават структурните характеристики на определени атоми, правилата за разпределение на електроните във всеки електронен слой и броя на електроните на различни енергийни нива.
В атомната система електроните се движат основно на слоеве, като някои атоми са на високи енергийни нива, а други на ниски; тъй като атомите винаги са повлияни от външната среда (температура, електричество, магнетизъм), електроните на високоенергийни нива са нестабилни и спонтанно преминават към ниско енергийно ниво, ефектът им може да бъде абсорбиран или да произведат специални възбуждащи ефекти и да причинят „спонтанно излъчване“. Следователно, в атомната система, когато електроните на високоенергийни нива преминават към нискоенергийни нива, ще има две проявления: „спонтанно излъчване“ и „стимулирано излъчване“.
Спонтанно излъчване, електроните във високоенергийни състояния са нестабилни и, под влияние на външната среда (температура, електричество, магнетизъм), спонтанно мигрират към нискоенергийни състояния, а излишната енергия се излъчва под формата на фотони. Характерно за този вид излъчване е, че преходът на всеки електрон се осъществява независимо и е произволен. Фотонните състояния на спонтанното излъчване на различните електрони са различни. Спонтанното излъчване на светлина е в „некохерентно“ състояние и има разсеяни посоки. Спонтанното излъчване обаче има характеристиките на самите атоми, а спектрите на спонтанното излъчване на различните атоми са различни. Говорейки за това, напомняме на хората за основни познания по физика: „Всеки обект има способността да излъчва топлина и обектът има способността непрекъснато да абсорбира и излъчва електромагнитни вълни. Електромагнитните вълни, излъчвани от топлината, имат определено спектрално разпределение. Това спектрално разпределение е свързано със свойствата на самия обект и неговата температура.“ Следователно, причината за съществуването на топлинно излъчване е спонтанното излъчване на атоми.
При стимулираното излъчване, електроните с високоенергийно ниво преминават на нискоенергийно ниво под въздействието на „стимулация“ или „индукция“ на „фотони, подходящи за условията“ и излъчват фотон със същата честота като падащия фотон. Най-голямата характеристика на стимулираното излъчване е, че фотоните, генерирани от стимулираното излъчване, имат точно същото състояние като падащите фотони, които генерират стимулирано излъчване. Те са в „кохерентно“ състояние. Те имат същата честота и същата посока и е напълно невъзможно да се разграничат двете разлики между тях. По този начин един фотон се превръща в два еднакви фотона чрез едно стимулирано излъчване. Това означава, че светлината се усилва или „усилва“.
Сега нека анализираме отново, какви условия са необходими, за да се получи все по-често стимулирано лъчение?
При нормални обстоятелства броят на електроните във високите енергийни нива винаги е по-малък от броя на електроните в ниските енергийни нива. Ако искате атомите да произвеждат стимулирано лъчение, е необходимо да увеличите броя на електроните във високите енергийни нива, така че ви е необходим „помпен източник“, чиято цел е да стимулира повече. Твърде много електрони от нискоенергийни нива прескачат към високоенергийни нива, така че броят на електроните във високоенергийни нива ще бъде по-голям от броя на електроните в нискоенергийни нива и ще възникне „обръщане на броя на частиците“. Твърде много електрони от високоенергийни нива могат да се задържат само за много кратко време. Времето ще скочи до по-ниско енергийно ниво, така че възможността за стимулирано излъчване на лъчение ще се увеличи.
Разбира се, „източникът на помпа“ е настроен за различни атоми. Той кара електроните да „резонират“ и позволява на повече електрони с ниски енергийни нива да прескачат до високи енергийни нива. Читателите могат основно да разберат какво е лазер? Как се произвежда лазерът? Лазерът е „светлинно лъчение“, което се „възбужда“ от атомите на обект под действието на специфичен „източник на помпа“. Това е лазер.
Време на публикуване: 27 май 2024 г.
