1. Principi de generació làser
L'estructura atòmica és com un petit sistema solar, amb el nucli atòmic al mig.Els electrons giren constantment al voltant del nucli atòmic, i el nucli atòmic també gira constantment.
El nucli està format per protons i neutrons.Els protons estan carregats positivament i els neutrons estan sense càrrega.El nombre de càrregues positives que transporta tot el nucli és igual al nombre de càrregues negatives que transporten tots els electrons, de manera que generalment els àtoms són neutres al món exterior.
Pel que fa a la massa d'un àtom, el nucli concentra la major part de la massa de l'àtom, i la massa ocupada per tots els electrons és molt petita.En l'estructura atòmica, el nucli només ocupa un petit espai.Els electrons giren al voltant del nucli i els electrons tenen un espai molt més gran per a l'activitat.
Els àtoms tenen “energia interna”, que consta de dues parts: una és que els electrons tenen una velocitat d'òrbita i una certa energia cinètica;l'altra és que hi ha una distància entre els electrons carregats negativament i el nucli carregat positivament, i hi ha una certa quantitat d'energia potencial.La suma de l'energia cinètica i l'energia potencial de tots els electrons és l'energia de l'àtom sencer, que s'anomena energia interna de l'àtom.
Tots els electrons giren al voltant del nucli;de vegades més a prop del nucli, l'energia d'aquests electrons és menor;de vegades més lluny del nucli, l'energia d'aquests electrons és més gran;segons la probabilitat d'ocurrència, la gent divideix la capa d'electrons en diferents ""Nivell d'energia";En un determinat "Nivell d'energia", pot haver-hi diversos electrons orbitant amb freqüència, i cada electró no té una òrbita fixa, però tots aquests electrons tenen el mateix nivell d'energia;Els "nivells d'energia" estan aïllats els uns dels altres.Sí, estan aïllats segons els nivells d'energia.El concepte de "nivell d'energia" no només divideix els electrons en nivells segons l'energia, sinó que també divideix l'espai orbitant dels electrons en múltiples nivells.En resum, un àtom pot tenir múltiples nivells d'energia, i diferents nivells d'energia corresponen a diferents energies;alguns electrons orbiten a un "nivell d'energia baix" i alguns electrons orbiten a un "nivell d'energia alt".
Actualment, els llibres de física de secundària han marcat clarament les característiques estructurals de determinats àtoms, les regles de distribució d'electrons a cada capa d'electrons i el nombre d'electrons a diferents nivells d'energia.
En un sistema atòmic, els electrons es mouen bàsicament en capes, amb alguns àtoms a nivells d'energia elevats i altres a nivells d'energia baixes;com que els àtoms sempre es veuen afectats pel medi extern (temperatura, electricitat, magnetisme), els electrons d'alt nivell d'energia són inestables i passaran espontàniament a un nivell d'energia baix, el seu efecte pot ser absorbit o pot produir efectes especials d'excitació i provocar " emissió espontània”.Per tant, en el sistema atòmic, quan els electrons d'alt nivell d'energia passen a nivells de baixa energia, hi haurà dues manifestacions: "emissió espontània" i "emissió estimulada".
Radiació espontània, els electrons en estats d'alta energia són inestables i, afectats pel medi extern (temperatura, electricitat, magnetisme), migren espontàniament a estats de baixa energia, i l'excés d'energia s'irradia en forma de fotons.La característica d'aquest tipus de radiació és que la transició de cada electró es realitza de manera independent i és aleatòria.Els estats de fotons d'emissió espontània de diferents electrons són diferents.L'emissió espontània de llum es troba en un estat "incoherent" i té direccions disperses.Tanmateix, la radiació espontània té les característiques dels propis àtoms, i els espectres de radiació espontània dels diferents àtoms són diferents.Parlant d'això, recorda a la gent uns coneixements bàsics de física: "Qualsevol objecte té la capacitat d'irradiar calor i l'objecte té la capacitat d'absorbir i emetre ones electromagnètiques contínuament.Les ones electromagnètiques radiades per la calor tenen una certa distribució de l'espectre.Aquest espectre La distribució està relacionada amb les propietats del propi objecte i la seva temperatura.Per tant, el motiu de l'existència de radiació tèrmica és l'emissió espontània d'àtoms.
En l'emissió estimulada, els electrons d'alt nivell d'energia passen a un nivell d'energia baixa sota l'"estimulació" o "inducció" de "fotons adequats per a les condicions" i irradien un fotó de la mateixa freqüència que el fotó incident.La característica més important de la radiació estimulada és que els fotons generats per la radiació estimulada tenen exactament el mateix estat que els fotons incidents que generen la radiació estimulada.Es troben en un estat "coherent".Tenen la mateixa freqüència i la mateixa direcció, i és completament impossible distingir-los.diferències entre aquests.D'aquesta manera, un fotó es converteix en dos fotons idèntics mitjançant una emissió estimulada.Això vol dir que la llum s'intensifica, o "amplifica".
Ara tornem a analitzar, quines condicions calen per obtenir una radiació estimulada cada cop més freqüent?
En circumstàncies normals, el nombre d'electrons en nivells d'energia alts és sempre menor que el nombre d'electrons en nivells d'energia baixos.Si voleu que els àtoms produeixin radiació estimulada, voleu augmentar el nombre d'electrons en nivells d'energia alts, de manera que necessiteu una "font de bomba", el propòsit de la qual és estimular més. Massa electrons de baix nivell d'energia salten a nivells d'alta energia. , de manera que el nombre d'electrons d'alt nivell d'energia serà superior al nombre d'electrons de baix nivell d'energia i es produirà una "inversió del nombre de partícules".Massa electrons d'alt nivell d'energia només poden romandre durant molt poc temps.El temps saltarà a un nivell d'energia més baix, de manera que augmentarà la possibilitat d'emissió estimulada de radiació.
Per descomptat, la "font de la bomba" està configurada per a diferents àtoms.Fa que els electrons "ressonin" i permet que més electrons de baix nivell d'energia saltin a nivells d'alta energia.Els lectors poden entendre bàsicament, què és el làser?Com es produeix el làser?El làser és una "radiació lluminosa" que és "excitada" pels àtoms d'un objecte sota l'acció d'una "font de bomba" específica.Això és làser.
Hora de publicació: 27-maig-2024
