1. עקרון יצירת לייזר
המבנה האטומי הוא כמו מערכת שמש קטנה, עם גרעין האטום באמצע. האלקטרונים מסתובבים ללא הרף סביב גרעין האטום, וגם גרעין האטום מסתובב ללא הרף.
הגרעין מורכב מפרוטונים ונויטרונים. פרוטונים טעונים חיובית והנייטרונים אינם טעונים. מספר המטענים החיוביים הנישאים על ידי הגרעין כולו שווה למספר המטענים השליליים שנושאים על ידי כל האלקטרונים, כך שבדרך כלל האטומים הם ניטרליים לעולם החיצון.
בכל הנוגע למסה של אטום, הגרעין מרכז את רוב מסת האטום, והמסה שתופסים כל האלקטרונים קטנה מאוד. במבנה האטומי, הגרעין תופס רק שטח קטן. האלקטרונים מסתובבים סביב הגרעין, ולאלקטרונים יש מרחב פעילות גדול בהרבה.
לאטומים יש "אנרגיה פנימית", המורכבת משני חלקים: האחד הוא שלאלקטרונים יש מהירות סיבוב ואנרגיה קינטית מסוימת; השני הוא שיש מרחק בין האלקטרונים הטעונים שלילי לגרעין הטעון חיובי, ויש כמות מסוימת של אנרגיה פוטנציאלית. סכום האנרגיה הקינטית והאנרגיה הפוטנציאלית של כל האלקטרונים היא האנרגיה של האטום כולו, הנקראת האנרגיה הפנימית של האטום.
כל האלקטרונים מסתובבים סביב הגרעין; לפעמים קרוב יותר לגרעין, האנרגיה של אלקטרונים אלה קטנה יותר; לפעמים רחוק יותר מהגרעין, האנרגיה של אלקטרונים אלה גדולה יותר; על פי ההסתברות להתרחשות, אנשים מחלקים את שכבת האלקטרון ל" "רמת אנרגיה" שונה; ב"רמת אנרגיה" מסוימת, עשויים להיות מספר אלקטרונים המקיפים לעתים קרובות, ולכל אלקטרון אין מסלול קבוע, אך לכל האלקטרונים הללו יש אותה רמת אנרגיה; "רמות אנרגיה" מבודדות זו מזו. כן, הם מבודדים לפי רמות האנרגיה. המושג "רמת אנרגיה" לא רק מחלק אלקטרונים לרמות לפי אנרגיה, אלא גם מחלק את המרחב המקיף של אלקטרונים למספר רבדים. בקיצור, לאטום עשויות להיות רמות אנרגיה מרובות, ורמות אנרגיה שונות מתאימות לאנרגיות שונות; חלק מהאלקטרונים מסתובבים ב"רמת אנרגיה נמוכה" וכמה אלקטרונים מסתובבים ב"רמת אנרגיה גבוהה".
בימינו, ספרי הפיזיקה של חטיבת הביניים סימנו בבירור את המאפיינים המבניים של אטומים מסוימים, את כללי חלוקת האלקטרונים בכל שכבת אלקטרונים ומספר האלקטרונים ברמות אנרגיה שונות.
במערכת אטומית, אלקטרונים בעצם נעים בשכבות, כאשר חלק מהאטומים ברמות אנרגיה גבוהות וחלק ברמות אנרגיה נמוכות; מכיוון שאטומים תמיד מושפעים מהסביבה החיצונית (טמפרטורה, חשמל, מגנטיות), אלקטרונים ברמת אנרגיה גבוהה אינם יציבים ויעברו ספונטני לרמת אנרגיה נמוכה, השפעתו עלולה להיספג, או שהיא עלולה לייצר השפעות עירור מיוחדות ולגרום " פליטה ספונטנית". לכן, במערכת האטומית, כאשר אלקטרונים ברמת אנרגיה גבוהה עוברים לרמות אנרגיה נמוכות, יהיו שני ביטויים: "פליטה ספונטנית" ו"פליטה מעוררת".
קרינה ספונטנית, אלקטרונים במצבי אנרגיה גבוהה אינם יציבים ומושפעים מהסביבה החיצונית (טמפרטורה, חשמל, מגנטיות), נודדים באופן ספונטני למצבי אנרגיה נמוכה, ועודף אנרגיה מוקרנת בצורת פוטונים. המאפיין של סוג זה של קרינה הוא שהמעבר של כל אלקטרון מתבצע באופן עצמאי והוא אקראי. מצבי הפוטונים של פליטה ספונטנית של אלקטרונים שונים שונים. הפליטה הספונטנית של האור נמצאת במצב "לא קוהרנטי" ויש לה כיוונים מפוזרים. עם זאת, לקרינה הספונטנית יש את המאפיינים של האטומים עצמם, והספקטרום של הקרינה הספונטנית של אטומים שונים שונים. אם כבר מדברים על זה, זה מזכיר לאנשים ידע בסיסי בפיזיקה, "לכל עצם יש את היכולת להקרין חום, ולעצם יש את היכולת לספוג ולפלוט גלים אלקטרומגנטיים ללא הרף. לגלים האלקטרומגנטיים המוקרנים בחום יש פיזור ספקטרום מסוים. ספקטרום זה ההתפלגות קשורה לתכונות העצם עצמו ולטמפרטורה שלו." לכן, הסיבה לקיומה של קרינה תרמית היא פליטה ספונטנית של אטומים.
בפליטת מגורה, אלקטרונים ברמת אנרגיה גבוהה עוברים לרמת אנרגיה נמוכה ב"גירוי" או "אינדוקציה" של "פוטונים המתאימים לתנאים" ומקרינים פוטון באותו תדר כמו הפוטון הנוצר. התכונה הגדולה ביותר של קרינה מגורה היא שלפוטונים הנוצרים על ידי קרינה מגורה יש בדיוק את אותו מצב כמו הפוטונים הנוצרים שיוצרים קרינה מגורה. הם במצב "קוהרנטי". יש להם אותו תדירות ואותו כיוון, ואי אפשר לחלוטין להבחין בין השניים. הבדלים בין אלה. בדרך זו, פוטון אחד הופך לשני פוטונים זהים באמצעות פליטה מגורה אחת. זה אומר שהאור מועצם, או "מוגבר".
עכשיו בואו ננתח שוב, אילו תנאים נדרשים על מנת להשיג קרינה מגורה יותר ויותר תכופה?
בנסיבות רגילות, מספר האלקטרונים ברמות אנרגיה גבוהות תמיד קטן ממספר האלקטרונים ברמות אנרגיה נמוכות. אם אתה רוצה שאטומים יפיקו קרינה מגורה, אתה רוצה להגדיל את מספר האלקטרונים ברמות אנרגיה גבוהות, אז אתה צריך "מקור משאבה", שמטרתו לעורר יותר יותר מדי אלקטרונים ברמת אנרגיה נמוכה קופצים לרמות אנרגיה גבוהות. , כך שמספר האלקטרונים ברמת אנרגיה גבוהה יהיה יותר ממספר האלקטרונים ברמת אנרגיה נמוכה, ויתרחש "היפוך מספר החלקיקים". יותר מדי אלקטרונים ברמת אנרגיה גבוהה יכולים להישאר רק לזמן קצר מאוד. הזמן יקפוץ לרמת אנרגיה נמוכה יותר, ולכן האפשרות של פליטת קרינה מגורה תגדל.
כמובן, "מקור המשאבה" מוגדר עבור אטומים שונים. זה גורם לאלקטרונים "להדהד" ולאפשר ליותר אלקטרונים ברמת אנרגיה נמוכה לקפוץ לרמות אנרגיה גבוהות. הקוראים יכולים בעצם להבין, מהו לייזר? איך מייצרים לייזר? לייזר הוא "קרינת אור" ש"מתרגשת" על ידי אטומים של עצם תחת פעולתו של "מקור משאבה" ספציפי. זה לייזר.
זמן פרסום: 27 במאי 2024
